andreas mogensen skoleforløb€¦ · andreas mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på...

34
Andreas Mogensen Skoleforløb Mellemtrinnet Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Upload: others

Post on 11-Jul-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Andreas Mogensen SkoleforløbMellemtrinnet

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 2: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Planlagte aktiviteter1. - 2. modul:

Astronauten Andreas

3. - 4. modul:Fremstilling af mini-raketter m.m. (hydrogen/oxygen)

5.- 6. modul:Fremstilling af vand-/luftraket og Byg en rumraket

7. – 10. modul:Rumfart og afstande i Universet

11. – 14. modulFremstilling af kran-arm m. elektromagnet

15. -16. modulEkskursion til Tycho Brahe Planetarium. Skoleforløbet: Solsystemet tur/retur.

17. modulAfrunding og afslutning

Diverse henvisningerWebsites og billeder

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Planlagte aktiviteter

Page 3: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 1-2: Astronauten AndreasForestil dig at komme ud i rummet og bo på et hotel, der hele tiden drejer rundt om Jorden. Sådan bliver det for Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter, og hans job bliver blandt andet at teste en helt ny dragt til astronauterne.

Den første danske astronaut i rummetHvis du en nat går ud og kigger op på stjernerne, kan du være heldig at se en lysende prik bevæge sig over himlen. Denne prik er måske Den Internationale Rumstation på sin vej rundt om Jorden. Heroppe bor der mennesker, som alle sammen er taget derop for at udforske universet.

Andreas Mogensen bliver den første danske astronaut, der besøger rumstationen. Når han kommer derop, bliver hans hverdag meget anderledes end den, han kender på Jorden. Den største forskel bliver nok, at han ikke kan gå. Oppe på rumstation svæver alting rundt – også astronauterne.

Så når Andreas skal bevæge sig deroppe, må han svæve fra sted til sted. At alting svæver rundt må være meget sjovt til at begynde med – men prøv at forestil dig, hvor besværligt det vil være, hvis alt på Jorden begyndte at svæve. Bare tænk på hvor besværligt det vil blive at gå på toilettet…

Kan jeg blive astronaut?At blive astronaut kræver mange års hårdt arbejde. For at kunne søge om lov til at blive astronaut, er der mange, som læser flere år på universitetet. Men selv hvis du har en lang teknisk uddannelse, er det stadigvæk ikke nok.

For det første skal du være i rigtig god form. Det er meget hårdt for kroppen at være i rummet i lang tid, og det kan derfor være farligt, hvis ikke din krop er i topform. Derudover skal du være god til at samarbejde med andre mennesker og kunne holde hovedet koldt i stressede situationer.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 1-2

Øverst i hjørnet af denne side og på resten af materialet kan du se Rumstationen ISS. Prøv at forestil dig, at bo inde i den og hver dag kunne kigge ned på jorden.

Page 4: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 1-2: Astronauten Andreas

Du skal kunne tale flydende engelsk og gerne russisk – og fordi alle er interesserede i astronauternes liv, skal du også være god til at fortælle journalister om dit arbejde i rummet.

Hvis du bare gerne vil op i rummet uden at arbejde som astronaut, så kan dette godt lade sig gøre. Når Andreas Mogensen tager afsted til Den Internationale Rumstation, har han for eksempel en rumturist med ombord. Rumturisten er sangerinden Sarah Brightman, som har betalt næsten 300 millioner kroner for en billet derop og tilbage igen.

Missionen irissNår Andreas Mogensen skal afsted til Den Internationale Rumstation, bliver det en kort mission på ti dage. Hans job bliver for det første at teste en ny robotarm, der skal hjælpe med at vedligeholde rumstationen. Robotarmen skal også bruges til at lave forsøg i rummet, fordi den er god til at holde på små ting uden af tabe eller ødelægge dem.Men Andreas skal også teste en ny dragt. I dag er der mange astronauter, som får ondt i ryggen efter at have været på rumstationen for længe. Andreas skal derfor afprøve en ny tætsiddende huddragt, som skal efterligne livet på Jorden, så astronauterne i fremtiden ikke får så ondt i ryggen. Andreas fortæller mere om dette i denne videohilsen nr. 5, som du finder på www.planetariet.dk/AM-videohilsner.

Missionen, som Andreas skal på, har fået navnet iriss. Navnet er en sammensætning af den græske gud Iris og den engelske forkortelse for Den Internationale Rumstation, ISS (International Space Station). Gudinden Iris var budbringer for guderne og på den måde en forbindelse mellem himlen og Jorden. På samme måde er astronauterne budbringere, fordi de tager viden om universet med ned til Jorden. Samtidig var Iris også regnbuens gud. Og fordi regnbuen symboliserer fred, og Den Internationale Rumstation er fyldt med mennesker fra forskellige lande, passer navnet rigtig godt på Andreas’ mission.

Vil du vide mere?Hvis du kunne tænke dig at læse mere om Andreas Mogensen og hans mission eller måske om livet som astronaut, kan du besøge www.esa-astronaut.dk

Du kan også se en række videohilsner fra Andreas Mogensen, som han har lavet specielt til de danske skoleelever, der laver dette skoleforløb på www.planetariet.dk/AM-videohilsner.

Hvis du søger på ’International Space Station’ på YouTube, kan du også finde film, som viser livet på Den Internationale Rumstation.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Fig.: Her kan du se den canadiske astronaut Chris Hadfield med fire svævende tomater. Han var på ISS fra december 2012 til maj 2013.

Page 5: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 3-4: Fremstilling af mini-raketterDet er måske lidt overraskende, men vand (H2O) er faktisk en meget energirig kemisk forbindelse.

Teorien bag mini-rakettenVandmolekylerne hænger indbyrdes utroligt godt sammen, og de to hydrogen-atomer inde i selve vandmolekylet sidder rigtig godt fast på oxygen-atomet. Der skal således meget energi til at for at spalte vand op i sine bestanddele af hydrogen og oxygen og en lige så stor energimængde frigøres, når hydrogen og oxygen går sammen og danner vand.

Som det ses af tegningen består et vandmolekyle af 3 atomer - to hydrogen- og et oxygen-atom; deraf navnet H2O. Atomernes kerne er elektrisk positiv, og elektronerne udenom er negative. Hvis man blander oxygen og hydrogen med hinanden (de er begge luftarter) sker der ikke noget, men bare en gnist er nok til at få dem til at reagere med hinanden.

Hvis der er dobbelt så mange hydrogen som oxygen, sker det med et ordentligt brag, fordi alle atomer bruges og frigiver en maksimal mængde energi.

En god og effektiv raketmotorDannelse af vand ud fra hydrogen og oxygen kan derfor fungere som en god og effektiv raketmotor – meget bedre end når vand slynges bagud pga. lufttryk i en sodavandsraket (forsøget findes i modul 5-6). Energien, der frigøres ved den kemiske reaktion, er i første tilfælde større, end den vi fysisk kan tilføre med cykelpumpen i forsøget i modul 5-6.

I begge tilfælde får raketten dog sin fremadrettede bevægelse fordi ”motoren” sender vand bagud med stor kraft. Se en uddybende forklaring af dette raketprincip i aktiviteten om fremstilling af en vand/luft raket.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 3-4

Fig.: Vandmolekylets opbygning. + og - betyder, at molekylet her er henholdsvis positivt og negativt ladet

Page 6: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 3-4: Fremstilling af mini-raketter

FremgangsmådeFølg instruktioner i følgende klip:

http://goo.gl/cWRU3X

Din opgave er at få raketten til at flyve så langt som muligt. Prøv også skyde til måls efter en papkasse og se om du kan ramme ned i den.

Hvad er det bedste blandingsforhold mellem hydrogen og oxygen?

TipFyldes pipettespidserne (”raketterne”) for langsomt med enten hydrogen eller oxygen, kan du sætte gang i gasud-viklingen ved at få din lærer til at hælde en smule mere koncentreret svovlsyre eller brintoverilte i hhv. hydrogen og oxygen flasken – noget at den oprindelige væske må dog først hældes ud.

Det er vigtigt at flaskerne fyldes helt op, da hydrogenet og/eller oxygenet der opsamles, eller vil indeholde for store mænger luft.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Materialeliste (pr. gruppe)

• 2 x ½ l sodavandsflasker m. låg (hul i låget til pipettespidsen laves med et 4 mm bor eller et søm, der opvarmes i flammen fra en bunsenbrænder)

• Engangspipetter• Petriskåle (som underkop med lidt vand

i til oxygen- og hydrogenflaskerne)• Lang lighter (som skilles ad, så den kun

slår knister. Se billede)• Limpistol (til fastgørelse af pipettespid-

ser i sodavandslåg)• ½ l H2SO4 (svovlsyre) 0,5 M• 4 – 5 zink stykker• Én spatel CuSO4 (kobbersulfat)

(fungerer som katalysator for reaktionen • mellem H2SO4 og Zn)• ½ l H2O2 (brintoverilte), 1 %• Gær (opløs en klump på størrelse med en

stor ært i et glas vand – til oxygenfremstil-lingen skal hver gruppe bruge ca. 2-3 ml her fra - brug engangspipette)

Lighter til tænding af mini-raketterne (ingen flamme - kun gnist):

Hætten tages af lighteren og et lille stykke 0,5 mm konstantan-tråd loddes på stel-ledningen.

Lightere af metal er vanskeligere at bruge, da stel-ledningen her er selve kappen.

Page 7: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 3-4: Fremstilling af mini-raketter

Supplerende aktiviteter (lidt krævende)

ElektrolyseBindingerne mellem hydrogen- og oxygen-atomerne i vandmolekylet kan brydes ved at lede elektrisk strøm (=energi) igennem vandet.

FremgangsmådeFå et elektrolysekar af din lærer og forbind det til en strømforsyning (max. 25 V jævnstrøm).Fyld vand i karret og i de to medfølgende reagensglas. (evt. med en lille smule svovlsyre i - dette kan udelades, men det får processen til at gå hurtigere)

Placer reagensglassene med vandet i oven på elektroderne ved at holde for mundingen med en finger (det er ikke helt let, men det kan lade sig gøre!). Tænd for strømforsyningen.

Som du kan se, dannes der luftarter (gasser) ved både minus-og plus-polen. Vandet spaltes i sine bestanddele: Oxygen og hydrogen. Ud fra formlen H2O kan du umiddelbart se, hvor der dannes hydrogen – det er nemlig, hvor der dannes mest gas.

Tag dette glas og hold det med mundingen nedad.Sæt en brændende træpind til mundingen og se hvad der sker. (Bliv ikke bange!)

Beskriv hvad der sker:

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Materialeliste (pr. gruppe)

• Elektrolysekar• Mini reagensglas• Strømforsyning• H2O• Lidt H2SO4 (svovlsyre) 0,5 M• Træpind

Husk udsugning,

briller og kittel/forklæde under hele

forsøget.

Page 8: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 3-4: Fremstilling af mini-raketter

Lærerforsøg - Fremstilling af hydrogenHydrogen brænder eksplosivt, og da I her skal fremstille en masse hydrogenbobler i et vandfad med sæbevand, skal I være forsigtige, når I antænder.

FremgangsmådeStart med at fylde et lille plastic vandfad halvt op med vand og tilsæt, hvad der svarer til en lille håndfuld sæbe. Gør det forsigtigt, så sæbevandet ikke kommer til at skumme.

Spænd herefter et reagensglas op i et stativ, og put 6 - 8 stykker zink ned i. Fyld 2/3 op med 2 M svovlsyre (H2SO4) eller saltsyre (HCl) og drys lidt kobber-sulfat (CuSO4) i. Det fungerer som katalysator.

Sæt plastikslangen på glasrøret, og sæt det samlet i proppen, som du sætter på reagensglasset. Smør med glycrol – så glider det nemmere.

Den fri ende af plastikslangen puttes i vandfadet lige under vandoverfladen, og den udstrømmende hydrogen blæser nu bobler i sæbevandet.

Vent til der ikke længere dannes flere bobler i sæbevandet – det kan tage 5-7 minutter – og fjern slangen og stativet med reagensglasset.

OBS: Hold god afstand til boblerne, når de antændes.

Brug en lang lighter eller en podepind (en lille træpind, som findes i kemilokalet) sat fast på f.eks. et kosteskaft til at antænde boblerne.

Husk udsugning,

briller og kittel/forklæde under hele

forsøget.

Materialeliste (lærerforsøg)

• 2 M svovlsyre (H2SO4) eller saltsyre (HCl)

• 6 – 8 zinkstykker• Stativ m. stativklemme • Kobbersulfat (lidt)• Sulfo • Glycerol (til at smøre

glasrøret med)• Plastic vandfad (lille)• Reagensglas (stort)• Prop m. 1 hul (der passer

til reagensglasset)• Kort glasrør (der passer til

proppen)• Kort plasticslange (der

passer til glasrøret)• Lang lighter (eller pode-

pind sat fast på et kosteskaft + lighter/tændstikker)

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 9: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 3-4: Fremstilling af mini-raketter

Hvad skete der med sæbeboblerne?Reaktionen er ganske voldsom, men hvad sker der egentligt?

Med ord kunne man f.eks. sige:

zink blandes med saltsyre og giver hydrogen

Med ”kemi-sprog” kan det skrives som:

zink + saltsyre hydrogen + zinkchlorid

Men også stofferne som bruges, kan skrives på en særlig kemisk måde:

Zink: ZnSaltsyre: HCl (Svovlsyre: H2SO4)Hydrogen: H

Prøv nu om du/I selv kan sætte ovenstående sammen i en rigtig kemisk reaktionsligning:

+ +

H er et af de mindste atomer som findes (det er nr. 1 i Det Periodiske System), og det søger altid sammen med mindst et andet atom. Her er det et andet H-atom, det går sammen med, og danner et hydrogen-molekyle. Da der skal være samme antal atomer på venstre og højre side af reaktionspilen – atomerne forsvinder aldrig ved kemiske reaktioner! - er det nødvendigt at skrive et 2-tal foran HCl på venstre side og et 2-tal neden for Cl på højre side.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 10: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 3-4: Fremstilling af mini-raketter

Fremstilling af oxygen20 % af luften (atmosfæren) ved jordoverfladen er oxygen og oxygen indgår i alle forbrændinger. Raketbrændstof indeholder altid stoffer, som frigør store mængder ekstra oxygen. Det kan f.eks. være H2O2 (brintoverilte = hydrogenperoxid), hvor oxygen i skolelaboratoriet kan fraspaltes ved at lade stoffet reagere med almindeligt bagegær. Her i findes nogle enzymer, som kan sætte gang i reaktionen; i raketter foregår det på en anden måde.

OBS: H2O2 (brintoverilte) er ætsende og giver ved kontakt hvide pletter på huden. Kommer det i øjnene skal I straks skylle grundigt med vand og tilkalde hjælp.

FremgangsmådeHæld 100 ml 10 % H2O2 (brintoverilte) i en (konisk) kolbe. Tilsæt 1/5 pakke gær (10 gram) og sæt en prop med ét hul i på.Når reaktionen er i gang sættes slangen fra en urinpose på. Reaktionen kan godt være lidt ustyrlig og kolben bliver varm. Begynder væske at sprøjte væske med over i urinposen, kan du/I evt. bremse reaktionen ved at køle kolben under vandhanen eller du/I kan være nødt til forsigtigt at tage slangen af kolben. Husk rolige bevægelser og ingen panik, hvis det pludselig siger ”bang”. Det er nok bare urinposen, der er sprunget, fordi den er blevet for fyldt!

Når urinposen er fyldt med oxygen, lukkes den med en slangeklemme, og du/I er nu klar til at teste effekten af oxygen ved en forbrænding. Forsøg først om du/I kan antænde lidt sukker uden brug af ekstra oxygen - og derefter med brug af ekstra oxygen.

BrintoverilteBrintoverilte har formlen H2O2. Du kan se, at det ligner formlen for vand meget. Den eneste forskel er, at det har et ekstra oxygen-atom. Men selv om det ligner vand er det meget forskelligt fra vand. Vand er et stabilt stof, og der skal meget energi til at spalte det. Sådan er det ikke med brintoverilte. Det reagerer meget villigt med mange andre stoffer. Derfor er det ætsende og bruges f.eks. også til sårrensning og afblegning. Gæren virker her som en katalysator. Den indgår ikke i processen, men fremskynder den. Brintoverilte spaltes til vand og oxygen. Med formelsprog kan det skrives:

H2O2 H2O + OPå samme måde som med hydrogen-atomerne, der ikke findes alene, slutter oxygen-atomerne sig også sammen 2 og 2, og bliver til et oxygen-molekyle (O2). Den korrekte skrivemåde bliver således:

2H2O2 2 H2O + O2

Prøv at udtrykke denne reaktion med almindelige ord:

Husk udsugning,

briller og kittel/forklæde under hele

forsøget.

Materialeliste (pr. gruppe)

• 100 ml 10 % H2O2 (brintoverilte)

• Konisk kolbe• 1/5 del pakke gær (10 g)• Prop med hul i• Urinpose med slange• Metaltråd• Træpind

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 11: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 5-6: Fremstilling af vand-/luftraketRaket i bevægelseNår astronauter som Andreas Mogensen skal på mission til den Internationale Rumstation, sendes de op i Soyuz-raketter fra Rusland. Vi skal nu undersøge, hvordan disse raketter får deres fremdrift.

Den simpleste model man kan lave af en raket i bevægelse er måske en oppustet, aflang ballon, sat fast på en snor – f.eks. gennem nogle stykker sugerør, som er tapet fast. Når luften løber ud af ballonen, drøner den af sted og illustrerer der med, hvad man kalder for raketprincippet: sendes noget bagud (f.eks. luft), fører det til en bevægelse frem (f.eks. en ballon). Situationen er den samme, som når du sidder på en kontorstol med noget i favnen, som du smider bagud.

Find ud af, hvilke forhold der har betydning for hvor stor hastighed, du kan få. (Mindst 3 – 4 forhold)

FremgangsmådeDet er tid til at lave en raket. Den kan bygges med inspiration fra nedenstående billede, eller noget lignende, som din lærer har lagt frem. Det er nu op til jer at bygge en raket, der drives af luft og vand under tryk.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 5-6

Fig.: Materialer til at bygge en raket

Page 12: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 5-6: Fremstilling af vand-/luftraket

Test din vand-/luftraketNu skal raketten testes. Afprøv den først uden vand, og find herefter frem til den optimale vandmængde.

Hvad skal forholdet ca. være mellem luft og vand i flasken?

Stighøjden og rakettens max. hastighed kan bestemmes ved at optage affyringen med et kamera og herefter analysere bevægelsen med et videoanalyseprogram – f.eks. Logger pro, som kan downloades gratis i en prøveperiode.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Fig.: Du kan lave en affyringsrampe af en række forskellige ting, f.eks. et tykt engangskrus, et trebens stativ, en stativklemme. Du kan evt. også bygge dit eget med etet paprør (plakatrør eller rør til badmintonbolde) sat ned i en plastikurtepotte

Page 13: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Byg en rumraketRumraketter kan laves på mange forskellige måder – både med hensyn til brændstoftype og udseende.Du skal nu bygge en raket, som du synes, ser sjov og spændende ud. Brug hvad I har af forhånd værende materialer.Bagefter skal du teste, hvor godt den bevæger sig igennem luften - dens stabilitet. Opgaven er lavet med inspiration fra Rene Flerón, DTUSpace.

FremgangsmådeNoget af det vanskeligste ved at opsende en rumraket er at få den til at bevæge sig kontrolleret og stabilt. Tænk på et heksehyl, der farer hen over jorden - det “flyver” helt ukontrolleret og vildt. Et heksehyl er faktisk en raket med negativ stabilitet. Da det ingen finner har, vil det hele tiden prøve at flyve med bagenden forrest. Men det går jo ikke, for det er her, reaktionsgasserne kommer ud. Resultatet er en bevægelse uden styring.

Hvis du kigger på en “rigtig” raket er der to ting, der springer i øjnene: 1) en raket er typisk ret lang i forhold til bredden 2) en raket har (som regel) finner, som sidder allerbagerst på rakettenDisse to ting er med til at stabilisere raketten.

Test tyngdepunktet i din raketTag din nybyggede raket og prøv at få den til at balancere på en tynd kant (f.eks. kanten fra en stiv plastikmappe eller bog). Når raketten lige netop balancerer, har du fundet rakettens tyngdepunktet - i fagsproget kaldet Center of Gravity, Cg. Hvis raketten er tung foran, ligger tyngdepunktet ret langt fremme i raketten; hvis den er tung bagi, ligger tyngdepunktet ret langt tilbage.

Test tyngdepunktet i din raketI virkelighedens verden bruger man naturligvis nogle meget avancerede computerprogrammer til at beregne rakettens tyngdepunkt. Hvis man f.eks. kender tyngdepunkterne i alle de mindre dele, der udgør raketten, er det nemt at finde rakettens samlede tyngdepunkt, når man ved, hvor de enkelte dele skal anbringes.

Man laver også løbende computersimulationer af raketten, da rakettens tyngdepunkt jo hele tiden flytter sig under opsendelsen, efterhånden som brændstoffet bliver brugt op. På flertrinsraketter flytter tyngdepunktet sig jo meget og pludseligt, når et udbrændt trin kastes af.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 5-6: Byg en rumraket

Fig.: Her ses en illustration af alle de rakettyper, der har været brugt til at sende mennesker ud i rummet. Andreas Mogensen skal sendes afsted med en russisk Soyuz raket, som er den eneste raket der i dag kan sende astronauter op til den Internationale Rumstation.

Page 14: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 5-6: Byg en rumraket

Hvor er trykpunktet på din raket?Det er nu vigtigt, at tyngdepunktet ligger foran det, der i fagsproget kaldet Center of Pressure, CP, eller bare trykpunk-tet. Dette undersøges ved at binde en snor rundt om raketten – netop ud for tyngdepunktet, Cg, som du lige fandt.

Sving raketten rundt i luften (pas på ikke at ramme nogen!), og hvis spidsen følger bevægelsesretningen er den stabil. Hvis ikke skal tyngdepunktet enten flyttes frem ved at gøre raketten tungere i spidsen eller trykpunktet, Cp, flyttes bagud ved at give den nogle større finner bagerst. Prøv dig frem og få raketten gjort så stabil som muligt.

TipsEn tommelfingerregel siger, at tyngdepunktet helst skal ligge omtrent én raketkropsdiameter (=bredden af raketten) foran trykpunktet. En anden tommelfingerregel siger, at en raket helst skal være omtrent ti gange så lang, som den er bred. En meget lang og tynd raket vil flyve med store, langsomme udsving, og en meget kort og tyk raket vil slingre med små og hurtige udsving.

Det skal bemærkes at rumraketter i fuldstørrelse ikke er afhængige af at skabe stabilitet på denne måde, da de kan ændre retning på udstødningsgasseren ved at justere på brændstofdyserne.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Fig.: En raket vil kun være stabil når tyngdepunktet (Cg) ligger foran trykpunktet (Cp).Ved at gøre næsen tungere flyttes tyngdepunktet fremad. Ved at gøre finnerne større, flyttes trykpunktet bagud.

Page 15: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet Kort rids af rumfartens historieDen første astronaut i rummet var Juri Gagarin, men længe før hans rumfærd var der mange, der forestillede sig, at man kunne rejse til månen. Det er dog vigtigt, at man er bevidst om opsendelsen.

Fantasien kommer altid før virkeligheden. Allerede 100 år før den første månelanding, skrev den berømte franske forfatter Jules Verne om en rejse til Månen. Dengang kendte man kun til raketter med en rækkevidde på nogle få hundrede meter. Affyringen foregik med en kæmpe kanon, og det ved vi i dag ville ende galt, for astronauterne ville blive udsat for en acceleration på 20.000 G (ville svare til at få lagt en sten på 2 mio. kg oven på sig).

Drømmen om at rejse til månenFor at rejse til Månen, kræves nemlig at raketten opnår en fart på mindst 11 km/s, og den fart skulle kapslen have inden den forlod kanonmundingen. Det vidste Jules Verne udmærket, men han mente at astronauterne ville overleve, fordi det foregik på en brøkdel af et sekund. I dag mener man at den højeste G-påvirkning et menneske nogensinde har overlevet er 147G. Det opstod, da en formel 1 bil forulykkede.

I 1950 var Tintin på månen. Den berømte tegneserie er også filmatiseret. Allerede året før var der rumkapløb i Andeby, hvor Anders And og hans 3 nevøer var de første ænder på Månen.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 7-10

Acceleration er et mål for hvor hurtigt no-get ændre hastighed. Hastighed og fart er i store træk det samme. Når hastigheden ikke stiger, men falder, kalder man det for at de-acceleration.

Bogstavet g står for den acceleration et frit legeme får, når det udsæt-tes for Jordens tyngdekraft. Når du springer ud fra 3-meter vippen, accelererer din krop mod vandet med 1 g. Hvis en bil accelererer med 1 g, svarer det til at den kan nå fra 0 til 100 km/t på 2,8 s.

G-påvirkningen er et udtryk for den kraft, der påvirker dig under acce-leration, og fortæller hvor meget din krop føles at veje under accele-rationen. Er G-påvirkning på 2, føler du din krop veje det dobbelte. I et frit fald, som ved udspring fra vippe, føler du dig vægtløs i luften, d.v.s. at G-påvirkningen er 0, men hvis du accelererer i en bil med 1 G, føler du dig presset tilbage i sædet, med en kraft der er lige så stor som den tyngdekraft der presser dig ned i sædet.

Andreas fortæller om træning ift. at blive udsat for G-påvirkning i video-hilsen nr. 6, som du finder på www.planetariet.dk/AM-videohilsner.

Page 16: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Sovjet-unionens Sputnik satelitterDet var først i 1957, at rumalderen rigtig startede. Sovjet-russerne sendte den første satellit i kredsløb om Jorden, med en raket der kunne nå 200 km over jordens overflade og sende satellitten i kredsløb. Sputnik 1 kom som et chok for USA, der troede at de var foran med alle teknologiske fremskridt.

Sputnik 2 blev opsendt kun en måned efter og havde med sig en hund – Lajka, og nu fik amerikanerne for alvor travlt, for det var jo et tegn på at Sovjet planlagde at sende en bemandet raket af sted.Men Amerikanerne havde svært ved at få deres raketter til at fungere ordentligt, den første de prøvede, eksploderede på Jorden, og de efterfølgende Pioneer-raketter fungerede heller ikke ordentligt. Sovjet fortsatte ufortrødent, allerede i 1959 sendte de Lunik 1 forbi Månen, Lunik 2 landede på månen, og Lunik 3 blev bragt i kredsløb, så man første gang så billeder fra Månens skjulte bagside.

USA’s store Apollo-projektI 1961 sendte Sovjet så Juri Gagarin ud i rummet, hvor han foretog en enkelt jordomrejse, og landede sikkert igen. Han blev en folkehelt, ikke kun i Sovjet, og amerikanerne var for alvor sat i skammekrogen. Alt var sat i scene for det første menneske på Månen, alle forventede at han ville være en sovjet-russer, men sådan skulle det ikke gå.

Sovjet var som et kommunistisk land, fuldstændig lukket. Ingen vidste hvad der foregik, da det man idag kalder ‘den kolde krig’ var startet kort tid efter den 2. verdenskrig. J. F. Kennedy, USA’s præsident, erklærede allerede i 1961, at det var deres plan at landsætte en mand på Månen i samme årti. USA gik derefter i gang med at planlægge et kolossalt kostbart projekt, som fik navnet Apollo-projektet, opkaldt efter en af de gamle græske guder. Raketten de benyttede kaldtes for Saturn 5, og den viste sig at være langt mere stabil end Pioneer-raketten.Sovjets planer kendte ingen, undtagen deres øverste ledelse, men ingen var i tvivl om, at de var længder foran USA.Måske var det for kostbar en operation, måske forsøgte de uden held at sende en bemandet raket af sted, men ingen ved, hvad der er foregået. Da de mod slutningen af 60-erne indså, at kapløbet var tabt og at USA ville blive de første på Månen, satsede de i stedet på et helt andet projekt: etablering af en rumstation.

Samarbejde om rumfartEfter den første månelanding, som alle kender, fortsatte USA deres måneprojekt de efterfølgende 3 år med endnu 5 månelandinger, som alle havde et videnskabeligt indhold. Men folk mistede efterhånden interessen, og USA havde ikke mange penge under den kostbare Vietnam-krig, så hele Apollo-projektet blev skrinlagt, uden at de sidste planlagte rejser blev gennemført. Den sidste Apollo mission blev Apollo 17. På Tycho Brahe Planetarium kan du se en månesten fra denne mission.

Sovjet udbyggede gennem 80’erne deres rumstation Mir, der efter Murens fald, og den kolde krigs ophør, dannede udgangspunkt for det rumfarten i dag beskæftiger sig mest med: forskning på Den Internationale Rumstation, ISS. Det, der før foregik i konkurrence mellem USA og Sovjet, består nu af et samarbejde mellem mange lande, deriblandt det fælles europæiske samarbejde ESA.ISS har konstant mindst 6 astronauter i arbejde på rumstationen, og i efteråret 2015 sendes den første danske astronaut, Andreas Mogensen, op med en Soyuz-raket for at deltage i dette samarbejde.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

I gamle dage blev Rusland og nogle omkring liggende lande til sammen kaldt for Sovjet-unionen.

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Page 17: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Sådan når Soyuz-raketten ud i rummetFor at en Soyuz-raket skal kunne nå ud i rummet (220 km over Jordens overflade) skal den accelerere fra 0 til 8 km/s på ca. 9 min. I starten er astronauterne kun udsat for en påvirkning på 1,5 g; raketten accelererer ”langsomt”, omtrent som en formel 1 racer.

Dens kolossale vægt (300 ton) betyder, at den ikke kan accelerere mere. Men raketten består af 3 trin, der efterhånden smides af, når de har brugt deres brændstof, så raketten bliver lettere og kan derfor accelerere mere. Astronauterne bliver maksimalt udsat for 3,5 g, før de når tophastigheden. Når alle 3 trin er smidt af efter at have løftet fartøjet til rigtig højde og bane, bliver hastigheden konstant og astronauterne oplever vægtløsheden.

Hvis man sammenligner med Jules Vernes kanon, er påvirkningen ingenting, men den foregår over for-holdsvis lang tid.

I en kanon påvirkes astronauterne kun af en kraft i den tid de befinder sig i røret, og det drejer sig om kun om en brøkdel af et sekund, så G-påvirkningen bliver ekstrem. Derfor er Jules Vernes vision aldrig blevet til virkelighed - astronauterne ville aldrig have overlevet.

Du kan høre Andreas Mogensen fortælle mere om Souyz-raketten i video 7 og 8 på www.planetariet.dk/AM-videohilsner.

Raketternes præcision styres af computereAffyringsstedet for Soyuz-raketten i Kasakhstan er velvalgt, fordi det her er muligt at sende rumfartøjet op i samme banehældning (den vinkel banen har i forhold til ækvator) som ISS. Det er kun højden, der mangler at blive justeret for at fartøjet kan sammenkobles med Rumstationen, der ligger noget højere.

Jo længere oppe en satellit befinder sig, jo langsommere, skal den bevæge sig, for at holde sig i sin bane. Så fartøjet skal først tænde for raketten igen og ændre retning udad væk fra Jorden, og derefter sænke farten igen, så den bliver lidt lavere end før.

Den præcision, som det kræver, styres selvfølgelig af computere, der udregner position og fart, og sender oplysninger til den elektronik, der styrer raketdysernes retning og forbrænding. Under de første opsendelser, foregik noget af den styring faktisk manuelt.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Fig.: Soyuz-raket under transport. 1.trin består af de 4 bageste løfter-aketter. 2. trin sidder bagest, mellem de 4, og 3. trin sidder i midten, mens selve rumfartøjet er den hvide forreste del. Raketterne bruger flydende brændstof og flydende 0xygen.

Page 18: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Hvorfor kom Sputnik opsendelserne som et chok for amerikanerne?

Opsendelsen af hunden Lajka vakte dyreværnsfolks vrede, men hvorfor var det rent videnskabeligt klogt at gøre det?

Hvorfor blev USA’s Apollo-projekt opgivet?

Hvornår oplever man G-påvirkning? Er der nogen steder man kan opleve G-påvirkninger der er højere end astronauternes 3,5 G ?

Hvorfor kunne Jules Vernes astronauter ikke have overlevet en opsendelse?

Hvorfor er Soyuz-rakettens acceleration så ”langsom” i starten?

Prøv at se på denne videnskabelige lov (Newtons 2. lov): kraft = masse x acceleration Fortæller den noget om, hvorfor Soyuz-raketten accelererer langsomt i starten og derefter accelererer hurtigere?

Lav en tegning (evt. en tegneserie) af Andreas Mogensens rejse med Soyuz-raketten til ISS (husk de 3 raket-trin).

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 19: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Afstande i universetRumstationen ISSBilledet her af Den Internationale Rumstation (ISS) viser rumstationen i sin bane rundt om Jorden idet den passerer Gibraltar-strædet med Spanien på højre hånd. Billedet fortæller lidt om afstanden til Jorden ud fra landenes størrelse og Jordens runding i horisonten.Man ser at rumstationens bane er langt højere end et flys og meget lavere end Månens bane.

Hvert eneste sekund flyver den næsten 7,7 km. Det er lige netop den fart den skal have, for at holde sig i sin bane uden at falde ned på Jorden.

Tyngdekraft og vægtløshedDen følger de samme love som Månen i sin bane om Jorden, og vil som Månen blive ved med at svæve der til evig tid, hvis farten holdes. Den vejer ca. 500 tons, men det har ingen betydning for dens fart, og den er med årene blevet udbygget med flere tons uden at det er nødvendigt at ændre farten.

I virkeligheden bevæger den sig i et evigt frit fald mod Jorden, men dens ”vandrette” bevægelse med en bestemt hastighed betyder, at den hele tiden falder ved siden af.Tyngdekraften er næsten den samme som på Jorden, så vægtløsheden, der opleves der, skyldes det frie fald. Hvis man befandt sig i en faldende elevator der var blevet cuttet i toppen af verdens højeste bygning, Burj Khalifa, ville følelsen være nøjagtig den samme – de 13 sekunder, det ville tage, inden elevatoren ramte Jorden.Men ISS falder rundt om Jorden så hurtigt, at et omløb kun tager 1½ time.

Hvem har mon taget billedet?

Hvor mange gange hurtigere flyver ISS i forhold til et almindeligt fly?

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Fig.: T1 - Her er ISS til tiden. T2 - Her er ISS kort tid efter

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 20: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Andreas Mogensens tur til ISSDet er jo bare en lille tur, Andreas Mogensen skal ud på, skulle man mene.

Helt så simpelt går det nu ikke. Inden Andreas når op til ISS, skal han først sendes op fra Kasakhstan i en russiske Soyuz- raket og opleve sin krop veje næsten det firedobbelte under accelerationen, der bringer ham op i en fart af ca. 8 km/s. Her skal han rejse flere gange rundt om Jorden, mens modulet langsomt bringes i samme, højde og hastighed som ISS og sammenkoblingen kan foretages.

Hvordan man rejser til MarsBemandede rejser til Mars er allerede med nutidig raket-teknologi muligt, men som med Andreas’ rejse til ISS kan man ikke bare flyve den direkte vej, når Mars og jorden er tættest på hinanden. Raketten ville møde planeten med al for høj hastighed og fare lige forbi, eller blive knust mod Mars overflade.

Når man skal rejse i rummet, gælder det om at medbringe så lidt brændstof som muligt. Hver gang raketten skal øge farten koster det kolossale mængder brændstof, og det samme når farten skal tages af den.

På Jorden går farten naturligt af en genstand i bevægelse på grund af luftmodstand og gnidning, men oppe i rummet eksisterer disse kræfter næsten ikke, så man må tænde for motorerne for at bremse. Men selve turen, når raketten har nået over farten 11 km/s koster ikke noget. Man kan slukke for motorerne og lade sig transportere med langsomt aftagende fart. Man har regnet ud, at det mest økonomiske ville være at følge den såkaldte Hohmann-bane. Her vil raketten møde Mars i en glidende bevægelse uden for stor hastighed i forhold til Mars. En lille justering af hastighed og retning, vil så kunne bringe den i omløb.

Fig.: Hohmann-banen, der er den rute til Mars, der kræver mindst mulig energi

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Selvom teknologien er der til at sende mennesker til Mars, så skal vi også huske, at de skal have mad, drikke mm. på hele turen. Det findes der ikke noget af i rummet, så der ligger nogle udfordringer i at finde det materiale.

Følg ISS live på ESA’s hjemmeside og på www.planetariet.dk kan du se, hvornår ISS ses over udvalgte byer i Danmark.

Page 21: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

På rejse i solsystemetPlaneten VenusBillederne af Venus er taget i 2002. Her ses det tydeligt, at Venus har faser ligesom Månen. På det øverste billede er Venus kun delvist belyst af Solen, dvs. vi ser den kun delvist belyst, ligesom vi en gang i mellem kun ser Månen delvist belyst. Man siger at den er i fase.

Når Venus er fuldt belyst (den er fuld), som i bunden af billedet, er den længere væk, og den ser derfor mindre ud.

Venus er det klareste himmellegeme om natten, bortset fra Månen, den lyser klarere end alle stjerner, og selv i en mindre kikkert, vil man kunne se den som en lille klode, ofte i fase.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Venus er en af de 5 planeter, som vi kan se med det blotte øje. På www.planetariet.dk/himlen-netop-nu kan du finde ud af, om planeten Venus er synlig idag.

Page 22: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Fig.: Illustrationen viser Solsystemets inderste planeter i rigtig afstandsforhold. Afstanden fra Jorden til solen er ca. 150 mio. km, kaldet 1 Ae (astronomisk enhed). Se på illustrationen og svar på følgende spørgsmål:

Hvor vil Venus befinde sig i sin bane når den er fuld?

Er der steder, hvor vi ikke kan se den fra Jorden?

Hvor vil den befinde sig i sin bane, når fasen er størst? (tænk på at Solen så vil skinne på den bagfra, så man kun kan se en lille skive af Venus fra Jorden)?

Nu kan du måske finde ud af hvor Venus befandt sig i sin bane, da nogle af de andre billeder blev taget.

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 23: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Fig.: Her ses det ydre solsystem med rigtig afstandsforhold.Jorden er indsat i inderste bane - som synlig planet.

Størrelsesforhold på planeterne er ikke korrekt ift. afstandene.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Page 24: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Vurder afstanden til Neptun i mio. km.Hvor langt er der til den nærmeste stjerne?5 sonder opsendt fra Jorden har på nuværende tidspunkt allerede passeret Neptun.Voyager 1 & 2, Pioneer 10 & 11 samt New Horizons har alle rejst gennem solsystemet, nogle i omkring 40 år. En af Voyagaersonderne befinder sig nu udenfor vores solsystem. Alle sonderne medbringer guldplader med oplysninger om vores civilisation.

Men der stadig er uhyggeligt langt til de nærmeste stjerner.

Fakta om lysets hastighedLyset bevæger sig med ca. 300.000 km hvert sekund. Hvert år bevæger det sig 9460 milliarder km.Det bruger man som en lændeenhed, når man regner afstande ud til stjernerne og kaldes lysår.Den nærmeste stjerne ligger ca. 4 lysår borte.

Det vil tage sin tid, inden de 4 sonder når derud.Voyager 2 er den, der først forventes at nå ud blandt stjernerne om 40.000 år.

Hvis du ganger afstanden ud til Neptun med 10.000, får du ca. afstanden til nærmeste stjerne Alpha Centauri.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Fig.: Solsystemet og den nærmeste stjerne, Alpha Centauri. Solsystemet er i virkeligheden meget mindre.

Page 25: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Det, som øjet kan registrereBilledet her er taget af Hubble-teleskopet og viser en spiralgalakse, der vender næsten lodret mod Jorden. Lad os forestille os, at det er vores egen galakse, Mælkevejen, og at vi bor inde i centrum af den hvide, tegnede cirkel.

Her ligger solsystemet og størrelsen af det vil ikke engang kunne aftegnes som en hvid prik, og den nærmeste stjerne befinder sig kun ca. 1/100 mm fra centrum. Når vi en nat går ud og kikker på stjerner, kan vi med det blotte øje se omkring 2.000 stjerner (når det er klart vejr, og man befinder sig ude på landet).

Alle de stjerner vi kan se, befinder sig inden for den hvide cirkel, som har en radius på ca. 2000 lysår.

Det er kun de aller mest lysstærke, der kan ses i en afstand af 2000 lysår, de fleste vil være for svage, til at øjet kan registrere dem. Alle stjerner der befinder sig uden for cirklen kan slet ikke opfattes af øjet som enkeltstjerner.

Centrum af MælkevejenMælkevejen har altid været kendt, ikke som en galakse, men som en utydelig lysende stribe tværs over nattehimlen - ved klart vejr ude på landet. Galilei var den første, der i sin nybyggede kikkert i 1609 så, at Mælkevejen også bestod af enkeltstjerner.

Selv ikke Hubble-teleskopet opfanger enkeltstjerner. Især centrum af galaksen ses nærmest som en kæmpesol, men består i virkeligheden af milliarder af stjerner. Udsynet til centrum af Mælkevejen (der kun kan ses på den sydlige halvkugle) er dækket af et støvlag, der spærrer for direkte observation med teleskop, men alligevel har man fundet ud af hvad der befinder sig der.Du kan evt. finde flere oplysninger på nettet om dette.

Vurder ud fra størrelsen af den hvide cirkel hvor mange lysår, der er til centrum af Galaksen, og hvor bred den er.

En galakse er meget stor samling af stjerner. Vores ”egen” stjerne solen ligger i galaksen Mælkevejen.

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 26: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Længere ud i universetBilledet her viser universets udvikling i en tidslinje fra Big Bang for 13,8 milliarder år siden til i dag. Den fortæller ikke noget om universets form eller om afstande i universet. Men når Hubble-teleskopet, illustreret i øverste højre hjørne, rettes mod et lille udsnit af himlen, ser den så langt ud i universet, at den ser tilbage i universets tidlige fase, hvor de første stjerner samles i galakser for ca. 13 milliarder år siden.

Universet udvider sig med accelererende hastighed Billedets klokkeform illustrerer, at universets udvidelse, som man har kendt til siden 1930, foregår med accelererende hastighed. Dengang var det dog en teori, og de første tegn på at teorien var rigtig blev fundet af 3 amerikanske forskere for få år siden, og teorien er efterhånden accepteret af forskersamfundet.

Er teorien rigtig, indebærer det eksistensen af en mystisk mørk energi, der modvirker tyngdekraftens virkning og blæser universet op. Det er dog kun afstanden mellem galakserne der bliver større, mens selve galakserne holder samme størrelse.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Fig.: Illustration af Big Bang. Rhys Taylor, Cardiff University

Page 27: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Sådan fungerer forskningen ofte. Løsningen af et problem danner en vifte af nye ubesvarede spørgsmål.

Men hvor mange galakser findes egentlig derude?

Deep FieldDette er et fotografi af Hubble-teleskopet af det, der kaldes ”Deep Field”.

Forestil dig du har et super digitalt kamera med et meget langt objektiv, og at du har zoomet ind på et yderst lille område på himlen. Ret kameraet mod et sted på himlen, hvor der ikke er ret mange stjerner fra Mælkevejen, der generer udsynet.

Lad nu kameraet stå åbent mod præcist samme sted på himlen i alt 11 dage uden at ryste på hånden (selvfølgelig kun om natten).

I løbet af de 11 dage har milliarder af fotoner (lyspartikler) sat sit aftryk på den fotografiske plade og resultatet ses her. Hver eneste lysprik afsat er lys fra en galakse, nogle så langt væk, at lyset har rejst 13 milliarder år for at nå dit kamera. Altså må de være 13 milliarder lysår borte.

Det er selvfølgelig et tænkt eksempel, selv det bedste kamera ville ikke kunne tage et sådan billede. Det kan kun Hubble-teleskopet.

Diskuter i klassen, hvordan man kan finde det omtrent- lige antal galakser uden at skulle tælle dem alle (hver eneste lille lysplet på billedet er en galakse).

Forestil dig, at du kikker gennem et hul på 1 x 1 mm i et stykke papir rettet mod himlen holdt i strakt arm (1 meter). Hvis du var heldig, ville du kunne se en stjerne, højst sandsynlig ville du intet se. Hubble ser flere tusinde galakser, samt et par nære stjerner.

Modul 7-10: Rumfart og afstande i Universet

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 28: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 11-14: Fremstilling af kranarm

Byg en kran-armEn vigtig opgave for Andreas Mogensen på hans mission til ISS bliver at styre den store kran-arm, der sidder på rumstationen. Den blev i sin tid brugt til at samle rumstationen med, men nu bruges den mest i forbindelse med rumvandringer og til at indfange besøgende rumfartøjer, som bringer mad og udstyr op til ISS.

Hør Andreas fortælle om sin træningPå Andreas’ videoblog kan du følge hans træning med en kran-arm. Videoerne er på engelsk, men du kan få danske undertekster ved at trykke på dette ikon nederst til højre:

http://goo.gl/WBMGyx

http://goo.gl/nwd1BD

Modul 11-14

”Hydraulik er læren om systemer, der med væsker som medium overfører tryk og energi. Væsker sammenpresses ikke, og de kan derfor bruges i modsætning til luft”.

denstoredanske.dk

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 29: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 11-14: Fremstilling af kranarm

FremgangsmådeDu skal nu selv prøve at lave en kran-arm, der fungerer ved hjælp af hydraulik. Start med at tegne den kran, du kunne tænke dig at bygge. Den behøves ikke at se ud som på billedet, men du skal formodentlig bruge noget i retning af det.

Plastikslangen skal passe præcis til engangssprøjterne. Sæt slangen på den ene engangssprøjte, og fyld både slange og sprøjte med vand (de behøves fyldes helt).

Sæt herefter en tom sprøjte på den frie ende af slangen. Når du nu presser på begge sprøjter samtidig, vil du se, at vand ikke kan presses sammen. Hvis du derimod kun presser på den ene sprøjte, vil du se, at vandet kan presse stemplet på den anden sprøjte op. Dette er drivkraften i din kran.

Bor nu huller i de tre stykker træ og saml herefter kranen – fx som vist på fotografiet.

Sæt så din strip rundt om sprøjten, og fastgør strippen til kranens mast. Det kan betale sig, at bore hul i strip og sprøjte inden du hhv. skuer og sømmer dem fast (brug 2 mm bor). Sæt sømmet gennem stemplet på den øverste engangssprøjte og ind i kranens vippearm. Skru herefter en krog i kranens vippearm.

Opgaven er lavet med inspiration fra Økolariet’s side om Kraner og hjælpemidler: http://goo.gl/70jQ0P

Hvad sker der med kranarmens bevægelse, hvis du skifter sprøjten, du styrer med, ud med en større eller mindre sprøjte? Kan du give en forklaring på hvad der sker?

Kan du få kranen til at løfte højere? – i givet fald: Hvordan?

Hvordan kan du udvikle din hydrauliske kran?

Hvad bruger man i øvrigt hydraulik til?

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Materialeliste

• 1 træplade• 2 trælister• 1 krog• 2 store skruer (til fastgø-

relse af den lodrette pind)• 3 meget små skruer (til

fastgørelse af strips)• 3 søm (til fastgørelse af

sprøjtestempel)• 2 maskinbolte• 3 engangssprøjter (10 ml.)

• Plastikslange (ca. 40 cm)• 3 strips• Relevant værktøj

Page 30: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 11-14: Fremstilling af kranarm

Elektromagnet til din kranarmDu skal nu forsyne din kranarm med en elektromagnet, så du kan løfte og flytte små ting (f.eks. nogle søm). Du kan se en god animation af hvordan en solcelle virker her: http://www.plan-k.dk/flash/actions/solcelle/np-halvleder.swf

En elektromagnet er en magnet, der virker ved hjælp af elektricitet. Det er nemlig sådan, at når der løber en elektrisk strøm, vil der rundt om led-ningen være et magnetfelt. Ved at vikle ledningen rundt om et stykke jern, kan man samle og der med forstærke feltet.Energien til den kran-arm Andreas Mogensen skal bruge i rummet kommer fra solceller. Hvis I har nogle af den angivne slags, kan du/I bruge dem – ellers kan du bruge batterier (evt. en strømforsyning). Du kan også bruge solceller og bat-terier samtidig. Batterierne er nemlig gode til at levere en stor elektrisk strøm og dermed et kraftigt magnetfelt, men de bliver hurtigt flade, og så kan solcellen lade dem op igen.

FremgangsmådeVikkel kobbertråden rundt om sømmet mange gange, så det dækker fra den ene ende til den anden. Afisolér ledningsenderne ved at holde dem ind i flammen fra en bunsenbrænder og skrap dem her efter blanke med en kniv eller saksSæt elektromagneten fast til kranarmen med tape. Forbind elektromagnetens ender til en strømkilde (solcelle eller batteri). Brug evt. mini-ledninger

Det kræver en stor strøm styrke (> 1 A) at lave en god elektromagnet, og det har en skole-solcelle svært ved at levere. Alternativt kan bruges et batteri (4,5 V) – evt. sammen med en solcelle, som lader det op.

Materialeliste

• Stort søm• 3 m isoleret kobber-

tråd (0,5 mm)• Solcelle (0,58V/850mA;

ved mindre strømstyrke kan solcellen ikke selv trække en elektromagnet, men den kan godt lade et batteri op)

• Evt. 4,5 V batteri

Fig.: Elektromagnet med strøm fra solcelle

Fig.: Elektromagnet med strøm fra solcelle og batteri. 1) Batteriboks med 2 stk. 1,52) Kontakt sat fast med limpistol3) Kontakten sidder bedre mellem solcelle og elektromagnet, så der hele tiden lades på batteriet, men kun tændes for elektromagneten, når der er brug for det.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 31: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 15-16: Ekskursion til Planetariet

Modul 15-16

Skoleforedrag hver torsdag

Kl. 10:30 - 11:00: Foredrag med det Digitale Univers: Solsystemet tur/retur

Kl. 11:10 - 12:00:Film i Rumteatret:Den verden vi ikke ser

Særpris ved brug af dette materialepr. person: kr. 50,- inkl. film

Skriv til [email protected] og oplys koden AM2015 for at opnå denne særpris, som gælder i 2015.

Skoleforløbet: Solsystemet tur/returEkskursion til Tycho Brahe Planetarium

Nu er det tid til at komme ud fra skolen og opleve universet i et nyt persepktiv. Tag hele klassen med ud på en rumrejse fra vores egen planet Jorden og ud til kanten af Mælkevejen i dette skoleforedrag på Planetariet. Vi kommer ligesom Andreas til at se Jorden udefra.

Det hele foregår på Rumteatrets 1.000 m2 store kuppellærred.

Bagefter viser vi filmen ‘Den verden vi ikke ser’. I får også mulighed for på egen hånd at gå rundt i Planetariets udstilling og lære endnu mere om universet.

Læs mere på www.planetariet.dk/skoleservice

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 32: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 17: Afslutning og afrunding

Modul 17

AfslutningI har nu været igennem en række aktiviteter og har lært nogle ting om rumfart og om universet:• Andreas Mogensen og andre astronauter• Hvordan man splitter vand op i dets bestanddele.• Fremstilling af hydrogen • Fremstilling af oxygen • Hydrogen som Brændstof i raketter• Lufttryk som ”brændstof”• Tyngdepunkt og trykpunkt i en hjemmelavet raket• Rumfartens historie• Acceleration og G-påvirkning• Tyngdekraft og vægtløshed• Rumstationen ISS• Afstande i Solsystemet og Mælkevejen• Afstande til andre galakser• Hvordan man bygger en kranarm• Hvordan man laver en elektromagnet

Lav en Tips-13-quizLav en fordeling i klassen og vælg en eller flere af ovenstående emner, så alle de emner I har været igennem bliver brugt. For at opsamle det, som du har lært, så lav en tips-13 quiz. I kan arbejde enkeltvis eller i grupper.

Hver elev/gruppe skal nu fremstille en/flere quiz ud fra de emner, I har valgt eller fået tildelt. Quizzen skal til sidst præsenteres for de andre elever, som ikke har været med til at fremstille den.Til hvert spørgsmål skal der være 3 svarmuligheder. Det er ikke så vigtigt, at der bliver 13 spørgsmål - hellere færre med kvalitet i spørgsmålene. Der skal være en vis sværhedsgrad i svarmulighederne, så man ikke alt for hurtigt kan udelukke to svarmuligheder og let finde det rigtige.

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 33: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Modul 17: Afslutning og afrunding

Eksempler på for lette spørgsmålHvad hedder den første danske astronaut? Andreas Mogensen | Fedtmule | Anders AndHellere: Andreas Mogensen | Mogens Andreasen | Ole Mogensen

1 X 2

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra

Page 34: Andreas Mogensen Skoleforløb€¦ · Andreas Mogensen, når han den 1. september 2015 skal op på Den Internationale Rumstation. Heroppe skal han bo sammen med otte andre astronauter,

Diverse henvisninger

Modul 17

Website og indhold• http://www.okolariet.dk/viden-om/robotter/ideer-til-skolen-robotter/inspirationsmateriale-niveau-1/m-r-til-liv-og-

sundhed/kraner-og-hjaelpemidler#.VDZoH2fV_AH• http://www.vernier.com/products/software/lp/• Rene Flerón, DTUSpace, og http://rumfart.dk/vis.asp?id=155• www.esa.int• www.nasa.gov

Billeder• NASA/ESA-J.Blair• ESA-P. Sebirot• NASA/Goddard Space Flight Center• www.esa.int• www.nasa.gov• Rhys Taylor, Cardiff University, http://planck.cf.ac.uk/science/

timeline/universe• Chris Proctor, TBGS Observatory, http://scienceblogs.com/

startswithabang/files/2012/05/venus-phase1.jpg• Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart• http://www.worldtimezone.com/travel/travel-baikonur-

cosmodrome03.html• http://historicspacecraft.com/Diagrams/R/Human_Orbital_

Rockets_RK2013.jpg

Udarbejdet af Tycho Brahe Planetarium i samarbejde med Lars Sejersgård Jakobsen og Franz Edelgart med støtte fra