Vertaald door Dave Lommen.
Wat is er nodig om op de maan of zelfs op Mars te leven? Erin Tranfield stelt een interdisciplinaire les-activiteit voor om de leerlingen hierover aan het denken te zetten – en ze meteen een hoop over wetenschap te laten leren.
mogelijke koloniën op
toekomstige Mars-missies.
Klik voor een grotere figuur
Figuur met dank aan NASA
Planeet Aarde voldoet aan de levensvoorwaarden voor biljoenen organismen, waaronder mensen. De zuurstof die we nodig hebben zit in de lucht om ons heen, de atmosfeer beschermt ons tegen straling, drinkwater kan in de rivieren en meren gevonden worden en voedsel is bijna overal zomaar beschikbaar.
Op Aarde zijn er cycli waarin de afvalstoffen van de ene soort gebruikt worden door een andere soort, zodat de afvalstoffen niet tot hoge niveau’s opstapelen. Een voorbeeld hiervan is de complexe koolstofcyclusw1, waarin zuurstof en koolstofdyoxide om de beurt geproduceerd en gebruikt worden door plant- en diersoorten.
In de ruimte zijn echter geen van de voorwaarden voor het overleven van mensen voorhanden. Daarom moeten we, om te kunnen leven en werken in de ruimte, alles meebrengen wat we nodig hebben en moeten we manieren bedenken om het afval dat we produceren te recyclen of af te voeren. En dit moeten we doen, terwijl we het gewicht van mee te nemen materialen beperken en we moeten back-up veiligheidssystemen inbouwen (redundantie).
Gewicht moet geminimaliseerd worden, omdat het erg duur is om iets naar de ruimte te transporteren. Het kost momenteel zo’n $ 17.000 om 1 kg naar het Internationale Ruimtestation (International Space Station, ISS) te brengen (gebaseerd op de gemiddelde kosten van $ 450 miljoen voor een lancering, waarbij shuttles een gemiddelde van 26.000 kg aan lading en astronauten meenemen). Het kost nog veel meer om 1 kg naar de maan of Mars te brengen.
genomen door ESA-astronaut
André Kuipers vanuit het
raam van de Soyuz-capsule
Figuur met dank aan NASA
Bij zulke kosten en met alle bijkomende moeilijkheden van een ruimte-missie moet elke kilogram gerechtvaardigd worden. Bovendien is voor elk systeem in de ruimte back-up materiaal nodig. Op dit moment zijn er op het ISS drie niveau’s van deze redundantie, voor het geval er iets misgaat met het primaire systeem en een back-up systeem nodig is.
Uw leerlingen aan het denken zetten over het ontwerpen van een habitat voor de maan of Mars kan een goede manier zijn voor het analyseren van de uitdagingen van leven en werken in de ruimte. Ook illustreert het de kritieke rol van de cycli op Aarde voor het overleven van alle organismen. Het is een activiteit die geschikt is voor leerlingen van alle leeftijden (zie de suggesties voor de verschillende leeftijdsgroepen, onder).
De introductie van de activiteit zal zo’n twee uur duren, waarna nog zeker twee uur nodig zijn voor het ontwerp van de habitat, afhankelijk van de complexiteit. Er zijn zo’n vijf tot 15 uur nodig om een habitat te bouwen, afhankelijk van het aantal betrokken leerlingen en de complexiteit van hun habitat. Als de leerlingen echt enthousiast zijn, willen ze misschien zelfs nog meer tijd investeren.
Als u klaar bent, stuurt u dan een foto van de volledige ruimte-habitat naar editor@scienceinschool.org. We zullen een selectie van de foto’s op de website van Science in School plaatsen.
NASA/JPL-Caltech
Begin met uw leerlingen te vragen na te denken over wat mensen nodig hebben om efficiënt te leven en werken op Aarde. Hoe kunnen we in de ruimte aan deze voorwaarden voldoen? En hoe kunnen we het meest efficiënt ruimte-faciliteiten bouwen, zo duurzaam en zo licht mogelijk? Zie het kader hieronder voor ideeën met links naar verdere bronnen, waaronder veel bronnen van het European Space Agencyw2. Verdere achtergrond-informatie kan gedownload worden in PDF of Word® formaatw3.
Nu kunnen de leerlingen beginnen met het ontwerpen en zelfs het bouwen van hun eigen ruimte-habitat. Eerst zullen ze moeten bedenken of ze hun habitat op de maan of op Mars willen bouwen, want de voorwaarden zijn verschillendw4.
De leerlingen moeten in gedachten houden dat er op de maan grotere temperatuur-verschillen zijn en dat er geen beschermende atmosfeer is, maar dat de maan dichter bij de Aarde is. De temperatuur-verschillen op Mars zijn kleiner en Mars heeft een atmosfeer, maar Mars is veel verder weg van de aarde. Een Mars-habitat zal dus veel onafhankelijker moeten zijn dan een maan-habitat.
Bespreek met de groep wat elke leerling mee zou nemen als ze zich zouden moeten beperken tot een persoonlijk item (b.v. een familiefoto, muziek-opname of boek)..
maan-mijn-faciliteit voor het
oogsten van zuurstof uit de
vruchtbare vulkanische
bodem in de oostelijke Mare
Serentitatis (Zee der
Rustigheid) op de maan. Klik
voor een grotere figuur
Figuur met dank aan NASA /
Pat Rawlings (SAIC)
Wat verwachten we voor ons dagelijks leven op Aarde?
Veel van de voorwaarden voor een ruimte-habitat lijken op die voor op Aarde, maar sommige zijn specifiek voor de nieuwe omgeving.
Veel van deze overwegingen waren ook belangrijk voor het ontwerp van het ISS. Zie voor meer details Hartevelt-Velani & Walker (2008).
Elke bemanning op een lange missie, bijvoorbeeld naar Mars, wordt geïsoleerd van geliefden en met andere bemanningsleden in een beperkte ruimte gezet. Training in conflict-management is cruciaal, net als het verbeteren van ons begrip van hoe mensen reageren onder stress, in een beperkte ruimte over lange tijdw15.
De mentale gesteldheid van elk individu is erg belangrijk, aangezien het de mentale gesteldheid van de groep beïnvloed en uiteindelijk het succes van de hele missie. Goede mentale support voor de bemanning is daarom van belang.
Op Aarde hebben mensen een gevoel van welbehagen nodig, inclusief interacties met andere mensen, om goedgehumeurd en productief te blijven. Om hierin te voorzien heeft een ruimte-habitat, in aanvulling op de bovengenoemde punten, het volgende nodig:
Om meer te leren over het leven op het ISS, waarvoor deze overwegingen van belang zijn, zie ook Hartevelt-Velani c.s. (2008).
Wanneer een ruimte-habitat wordt ontworpen, moet men er rekening mee houden dat het:
Hoe kunnen we voldoen aan de voorwaarden voor een ruimte-habitat met alle genoemde beperkingen? Dit kan door:
De schrijfster will graag Scott Hovland van het European Space Agency bedanken voor nuttig commentaar en advies.