space adventure
DESCRIPTION
Space Adventure. Teknologisk testlaboratoriu m. Test af stjernekamerateknologi. Strålingsbestandighed Strømforsyning Varmeafledning Kursbestemmelse. Struktur. Fælles videointroduktion m. Peter Davidsen Evt. opdeling i 2-4 grupper (afhængig af gruppestørrelse) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Space Adventure
Teknologisk testlaboratorium
Test af stjernekamerateknologi
1. Strålingsbestandighed2. Strømforsyning3. Varmeafledning4. Kursbestemmelse
Struktur• Fælles videointroduktion m. Peter Davidsen• Evt. opdeling i 2-4 grupper (afhængig af gruppestørrelse)• Videointroduktion på skærm ved hver teststation• Udførelse af forsøg/beregninger/overvejelser• Produkt: Designvalg
• Frit undersøgelsesdesign• Skal argumentere på baggrund af forsøg for designvalg
Strålingsbestandighed
• Mål– Der skal vælges det bedst egnede materiale til at
beskytte stjernekameraet mod strålingen i rummet– Skal gennemføre systematisk, undersøgende proces– Skal argumentere på baggrund af forsøgsresultater
for designvalg• Overvejelser om stoffers gennemtrængelighed for
radioaktiv stråling• Overvejelser om krav til rumteknologi, fx. vægt
Strålingsbestandighed
• Opgave– Undersøg forskellige materialers
gennemtrængelighed for forskellige former for radioaktiv stråling
– Vurdér hvilket materiale, der vil egne sig bedst til at beskytte stjernekameraet om bord på rumskibet
Strålingsbestandighed
• Motiverende spørgsmål– Jeres mobiltelefoner kan det samme og meget
mere end stjernekameraet. Hvorfor sender vi ikke blot en mobiltelefon med op?
Strålingsbestandighed
• Organisering– Øvelsen foregår i laboratoriet– Øvelsen præsenteres og igangsættes af Peter Davidsen
gennem videopræsentation– Øvelsen skal overværes af instruktør (evt. lærer), da der
arbejdes med radioaktive kilder– Varighed min. 20 min– Gruppestørrelse: 2-5 pers.– Forsøgsdesign og –resultater skal dokumenteres i logbog
Strålingsbestandighed
• Materialer– Geigertæller
• GM-tæller• GM-rør
– Forskellige materialer• Papir, aluminium, bly, titanium, folie
– Radioaktive kilder (α, β, γ)
Strålingsbestandighed
• Før-under-efter– Før• Arbejde med radioaktivitet
– Under• Praktisk forsøg om materialers gennemtrængelighed
– Efter• Diskussion af designvalg
Strømforsyning
• Mål– At beregne hvor stort et solpanel, der er
nødvendigt for at forsyne stjernekameraet med strøm
– Lære om energiomsætning– Gøre sig overvejelser om praktiske udfordringer
ved at ”arbejde” i rummet– Få fornemmelse af afstandene i Solsystemet
Strømforsyning
• Opgave– Hvor meget effekt producerer solpanelet i
forhold til den effekt, er er i Solens lys? (Beregn panelets nytevirkning)
– Har det nogen betydning, hvordan solpanelet vender?
– Hvor stort et solpanel skal der til for at forsyne stjernekameraet med strøm?
– Ændrer dette sig, hvis vi fx rejser ud til Jupiter?
Strømforsyning
• Motiverende spørgsmål– Hvordan får man strøm i rummet?• Batterier, solenergi, atomkraft...
– Argumenter for og imod:• Vægt• Afhængig af Solen• Forurening• Pålidelighed/holdbarhed
Strømforsyning
• Organisering– Øvelsen foregår på terrasse– Øvelsen præsenteres og igangsættes af Peter Davidsen
gennem videopræsentation– Varighed: min. 20 min– Gruppestørrelse: 2-5 pers.– Forsøgsdesign, målinger og beregninger skal
dokumenteres i logbog– Hvis overskyet:
• Find solindstrålingsdata på http://aom.giss.nasa.gov/srlocat.html• Beregn solpanelets effekt ud fra opgivet nyttevirkning
Strømforsyning
• Materialer– Solcellepanel med display (Dansk Solenergi)– Pyranometer– Evt. model af Solsystemet med koncentriske
kugler med Jordbanens og Jupiterbanens radius
Strømforsyning
• Eksempel– Solindstråling: 170 W/m2 – Solpanelets areal: 1 m2 – Solpanelets effekt: 24 W– Nyttevirkning:
%14%100m
W 170m 1W24
2
2
Strømforsyning
• Eksempel (fortsat)– I rummet er solindstråling (i Jordens afstand): 1367 W/m2
– Hvis solpanelet har nyttevirkning på 14% kan 1 m2 producere 0,14*1367W/m2 ≈ 191 W
– Stjernekameraet bruger 7 W
– Det kræver et solpanel med størrelsen: 7/191 m2 = 0,0366 m2 = 366 cm2
Strømforsyning
• Eksempel (fortsat)– Solen producerer en nogenlunde konstant effekt– I Jordens afstand er Solens effekt fordelt over en
kugle med Jordbanens radius. I Jupiters afstand er effekten tilsvarende fordelt over en kugle med Jupiterbanens afstand.
– Den samlede effekt der gennemstrømmer begge kugler er den samme, dvs:
– Med en nyttevirkning på 14% producerer solpanelet: 0,14*50 W/m2=7 W/m2
– I Jupiters afstand kræver stjernekameraet derfor et solpanel på 1 m2 =10000 cm2
• 10000/366 ≈ 27• Det kræver altså et solpanel der er 27 gange så
stort for at forsyne stjernekameraet med strøm i Jupiters afstand!
22
22
2
2
22
W/m50780150 W/m1367
44
Jupiter
Jupiter
Jorden
Jorden
Jupiter
JupiterJupiterJordenJorden
S
RR
SS
RSRS
Strømforsyning
• Før:– Solen som energikilde– Energiomsætning: lys, varme, strøm– Ellære: Strømstyrke, spænding, effekt
• Under:– Forsøg med og beregninger på baggrund af solpanel
• Efter:– ?
Varmeafledning
• Mål:– At komme med forslag til, hvordan elektronik kan
komme af med varme i rummet– At lære om energiomsætning– At undersøge varmeledning i luft med/uden
blæser, i vacuum, og med tilkoblet ”radiator”
Varmeafledning
• Opgave/motiverende spørgsmål– Hvordan slipper man (og specielt elektronikken)
af med varme i rummet?
Varmeafledning
• Organisering– Øvelsen foregår i laboratoriet– Øvelsen præsenteres og igangsættes af Peter Davidsen
gennem videopræsentation– Varighed: min. 20 min– Gruppestørrelse: 2-5 pers.– Forsøgsdesign, målinger og beregninger skal
dokumenteres i logbog
Varmeafledning
• Materialer– Vakuumklokke– Computer/bundkort/??• Varmeskabende elektronik
– Termometer– Loggerudstyr?
Varmeafledning
• Før– Energiomsætning– Varmeledning– Varmestråling
• Under– Forsøg med varmeledning i vacuum og luft
• Efter– ?
Kursbestemmelse
• Mål– Få kendskab til stjernehimlen– Få indblik i stjernekameraets funktion
Kursbestemmelse
• Opgave– Stjernekameraet har taget et billede af
stjernehimlen i rumskibets bevægelsesretning. Identificér stjernerne på billedet og bestem rumskibets kurs
– Kursen skal angives som et himmelkoordinat (rektascension og deklination) samt rumskibets hældning i forhold til ækvatorplanet
Kursbestemmelse
• Motiverende spørgsmål– Hvordan finder man vej i rummet?– Hvordan kender man forskel på op og ned i
rummet? Er der forskel?
Kursbestemmelse
• Organisering– Øvelsen kan foregå i atrium– Øvelsen præsenteres og igangsættes af Peter Davidsen
gennem videopræsentation– Varighed min. 20 min– Gruppestørrelse: 2-5 pers.– Overvejelser og resultat af kursbestemmelse skal
dokumenteres i logbog
Kursbestemmelse
• Materialer– Starlab– Computer med Stellarium– ”Stjernekatalog” med fx 10 af de mest kendte
stjernebilleder
Kursbestemmelse
http://wsn.spaceflight.esa.int/?pg=mm&id=19
Kursbestemmelse
• Før– Navigation– Stjernehimlen, stjernebilleder, himmelkoordinater– Stjernetyper/farver
• Under– Genkendelse af stjernebillede og kursbestemmelse i
Starlab og Stellarium• Efter– ?
Budget
Aktivitet Materialer Forhandler Pris (ex. Moms)
Stråling
Radioaktive kilder Frederiksen (510000) 6098
Geigertæller Frederiksen (513530) 2340
GM-rør Frederiksen (512515) (Katalog 512505) 1390
Strøm Solpanel med display Dansk Solenergi 5900
Pyranometer Frederiksen (489020) 1385
Varmeledning Pumpeklokke med Håndtag Frederiksen (178510) 990
Pumpetallerken med bøsninger Frederiksen (178000) 770
Vacuumslange Frederiksen (037540)
Vacuumpumpe Frederiksen (069525) 5650
24523