HIGHTECH IM STERNENHIMMEL

Transkript

1 HIGHTECH IM STERNENHIMMEL Unterrichtsmaterial zum E Magazine TECMANIA.CH

2 Lehrerinformation 2/9 Information / Einleitung Auf der Website finden Sie spannende und informative E-Magazines, die Themen aus der faszinierenden Welt der Technik aufgreifen und präsentieren. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass die Jugendlichen einen schnellen Zugang zum Thema finden und die unterschiedlichsten Facetten des Themas erkennen können. Neben Texten und Beschreibungen sind jeweils tolle Filmsequenzen, Bildergalerien und Grafiken vorhanden. Einsatz der E-Magazines in der Schule Die Inhalte eignen sich perfekt für den Einsatz im Unterricht. Um die Verwendung im Klassenzimmer zu vereinfachen, finden Sie auf kiknet.ch Unterrichtsmaterial zu den einzelnen E-Magazine-Themen. Jedes E-Magazine wird durch die folgenden Elemente begleitet: 1. Informationstext für die Lehrperson zum behandelten Thema 2. Arbeitsblätter (ca. 3 4) 3. Unterlagen zur Arbeit mit dem vorhandenen Film 4. Diskussions-Idee 5. Beschreibung der Experimente E-Magazin: Satellit Lautlos und unsichtbar halten Satelliten unseren Alltag in Schwung: Sei es beim lustvollen Zappen durch Hunderte von TV-Kanälen, beim zielstrebigen Navigieren mit einem GPS-Empfänger oder beim rauschfreien Mobiltelefonieren rund um den Globus. Doch Satelliten können mehr. Das E-Magazine Satellit Nimmt die Inhalte der Seite auf und bietet unterschiedliche Arbeitsblätter und Texte zu diesem spannenden aber bisher wenig diskutierten Thema. In der kiknet.ch-lektion sind die folgenden Inhalte vorhanden: 1: Zeitungsartikel Kollision im All 2: Satelliten unterschiedliche Funktionen, unterschiedliche Leistungen 3: Wie Satelliten überleben Experiment: Zündholzrakete

3 3/9 Lesetext: Zusammenprall im All Aufgabe: Lies den folgenden Text und streiche wichtige und interessante Informationen an. Der Text stammt aus der Internetausgabe der Badischen Zeitung MOSKAU/WASHINGTON (dpa). Beim ersten grossen kosmischen Verkehrsunfall sind zwei Satelliten der Weltraummächte Russland und die USA kollidiert. Knapp 800 Kilometer über Sibirien prallte ein US- Kommunikationssatellit auf einen ausgedienten russischen Militär-Sputnik. Diese Simulation der Europäischen Weltraumorganisation nach Daten vom Februar 2009 zeigt den Weltraumschrott in der Umlaufbahn. Foto: AFP Wie bei einem Unfall auf der Erde gab es gleich Schuldzuweisungen: Der amerikanische Apparat Iridium hatte im Gegensatz zum russischen Sputnik mehr Treibstoff und einen Motor. Warum er nicht auswich, ist unklar, rätselte der russische Weltraumexperte Igor Lissow. Es ist das erste Mal, dass zwei Satelliten kollidiert sind, sagte Felix Huber, Direktor des Satellitenkontrollzentrums des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen. Bei einem gewaltigem Tempo von rund Kilometern pro Stunde oder fast acht Kilometern in der Sekunde knallten der russische Satellit Kosmos-2251 und der US-Trabant Iridium-33 zusammen. Der Zusammenprall der 900 und 560 Kilogramm schweren Satelliten ereignete sich bereits am vergangenen Dienstag gegen 18 Uhr MEZ über Sibirien, wurde aber erst gestern bekannt. Bisher seien nur kleinere

4 4/9 Zusammenstösse von Weltraumschrott bekannt. Noch nie aber seien intakte Satelliten kollidiert, sagte US-Wissenschaftler Nicholas Johnson. Nach der Kollision bildete sich ein weites Trümmerfeld. Erste Radar-Untersuchungen des US-Militärs hätten ergeben, dass 600 Bruchstücke nach dem Zusammenstoss im All zurückgeblieben seien, berichtete der US-Fernsehsender CBS Durch die Bruchstücke bestehe keinerlei Gefahr für die Internationale Raumstation ISS und ihre Besatzung, betonte der Sprecher der russischen Weltraumbehörde Roskosmos, Alexander Worobjow. Die ISS bewegt sich in etwa 350 Kilometern Höhe und könne im Notfall ihre Position verändern. Dies sei bereits mehrfach in den vergangenen Jahren geschehen. Die Bruchstücke der Satelliten fliegen nun in 500 bis 1300 Kilometern Höhe. Nun bestehe vor allem die Gefahr, dass die Teile leicht mit alten sowjetischen Spionagesatelliten, die Kernreaktoren an Bord haben, zusammenstossen, sagte ein Experte der Agentur Interfax. So könnten Wolken mit radioaktiver Strahlung im All freisetzt werden. Für Erdbewohner bestehe aber kein Grund zur Sorge. Der russische Sputnik nahm 1993 seinen Dienst im All auf, war allerdings seit mehr als zehn Jahren nicht mehr in Betrieb. Der US-Trabant Iridium-33 befand sich seit 1997 im Weltraum und diente als Teil eines Kommunikationssystems. "Möglicherweise hat die Firma Iridium keine Warnung über einen möglichen Zusammenstoss erhalten, oder der Hinweis wurde ignoriert. Fakt ist, dass ein Ausweichmanöver des amerikanischen Satelliten möglich war", sagte der russische Experte Lissow. Autor: dpa Notizen:

5 5/9 Satelliten: Unterschiedliche Funktionen unterschiedliche Leistungen Aufgabe: Lies den Text und beantworte die folgenden Fragen: a) Vervollständige die Skizze, indem du die notwendigen Informationen zu den Flughöhen einträgst. Wo bewegen sich die Satelliten? b) Versuche herauszufinden, was der wesentliche Unterschied eines Beobachtungssatelliten und eines TV-Satelliten ist. Hier hilft dir sicher die Website Die rund 800 Satelliten, welche die Erde begleiten und umrunden haben die unterschiedlichsten Funktionen und Aufgaben. Man unterscheidet grundlegend zwischen den folgenden 3 Satelliten-Typen: Der Medium-Earth-Orbit-Satellit befindet sich in einer Höhe von Kilometern über der Erde. Er benötigt bis zu 12 Stunden für eine Erdumrundung. Medium-Earth-Orbit-Satelliten werden meist zu Forschungszwecken und zur Beobachtung der Erdumlaufbahn eingesetzt. Der Low-Earth-Satellit umkreist die Erde in einer Höhe von Kilometern. Für die Umrundung unseres Planeten benötigt er etwa 100 Minuten. Er dient der Beobachtung der Erdatmosphäre und ist ein typischer Spionagesatellit mit dem man Bewegungen und Veränderungen auf der Erdoberfläche beobachten kann. Der geostationäre Satellit befindet sich in einer Höhe von Kilometern und verbleibt ständig an der gleichen Position. Über diesen Satelliten laufen beispielsweise Fernsehprogramme, Telefongespräche und das Internet. Geostationärer Satellit INMARSAT

6 03 / HIGHTECH IM STERNENHIMMEL 6/9 Skizze Troposphäre bis ca. 15 km Stratosphäre bis ca. 50 km Mesosphäre bis ca. 80 km Thermosphäre bis ca. 500 km Exosphäre ab 500 km Zusatzaufgabe: Auf welcher Flughöhe bewegen sich Verkehrsflugzeuge? Informiere dich im Internet oder schau in einem Nachschlagewerk nach.

7 7/9 Wie Satelliten überleben Aufgabe: Damit die Satelliten im Kosmos überleben und die gewünschten Dienstleistungen erbringen, sind unterschiedliche Spezialkonstruktionen nötig. Lies den Text und schau dir die Abbildung des Satelliten an. Versuche anschliessend, die wichtigen Elemente am richtigen Ort einzutragen. Im All herrschen ungemütliche Zustände hohe und tiefe Temperaturen wechseln sich je nach Position auf der Umlaufbahn ab. Von 100 C bis zu -50 C wirken auf die Aussenhülle der Satelliten. Zudem werden die hochtechnischen Geräte während dem Start durchgeschüttelt und müssen Strom produzieren, um den Betrieb aufrecht zu erhalten. Zudemist es wichtig, dass das Gewicht des Satelliten nicht zu gross ist jedes Kilogramm zuviel kostet Geld und erfordert eine noch stärkere Trägerrakete! Damit die Technik im Innern des Satelliten funktionsfähig bleibt und allen weiteren Anforderungen gerecht werden kann, benötigt die Satelliten-Konstruktion einiges an Know-how. Trage die Buchstaben gemäss der untenstehenden Erklärungen richtig ein! Abbildung: Small Geo A - Sonnenpanel: Die Stromversorgung eines Satelliten basiert meist auf dem System der Fotovoltaik. Die grossen Flügel richten sich mit Hilfe von kleinen Motoren wenn immer möglich gegen die Sonne aus, um so den maximalen Energieschub zu erhalten.

8 8/9 B - Richtungsdüsen: Die Richtungsdüsen bringen den Satelliten in die richtige Position, können entsprechende Drehungen einleiten oder den Flugwinkel des Satelliten verändern. Die Steuerung dieser Düsen geschieht automatisch und wird durch ein GPS-Signal ausgelöst. C - Aussenhaut: Die Aussenhaut des Satelliten muss den unwirtlichen Gegebenheiten Widerstand leisten. Die grossen Temperaturschwankungen, die Strahlung aus dem Kosmos und die hohen Belastungen beim Start der Rakete ins All dürfen der möglichst dünnen Haut nichts anhaben. D - Antennen / Sender Der abgebildete Satellit SmallGEO ist in geostationärer Funktion unterwegs und soll Kommunikationssignale übertragen. Weitere Informationen zu den Satelliten, deren Konstruktion und den entsprechenden Firmen, welche diese Technologie erst möglich machen, findest Du unter

9 9/9 Experiment: Zündholzrakete Aufgabe: Satelliten werden mit einer Rakete in die Umlaufbahn befördert. Die notwendige Energie ist enorm. Mehrere hundert Tonnen Treibstoff sind nötig, um die Trägerrakete mit der entsprechenden Nutzlast (Satelliten, Raumschiff, Material für eine Raumstation) entgegen der Schwerkraft in die Umlaufbahn zu schiessen. Damit die Rakete abheben kann, bedient man sich dem Rückstossprinzip. Dass dies einfach (aber nicht ganz ungefährlich) nachvollziehbar ist, zeigt das vorliegende Experiment! ACHTUNG: Bevor du mit der Arbeit beginnst: Dieses Experiment darf nur im Freien durchgeführt werden! Benötigtes Material: Streichhölzer Stecknadel Alufolie Büroklammer Vorbereitungen: 1. Die Stecknadel wird parallel mit der Spitze zum Streichholzkopf ans Streichholz gelegt (die Stecknadel darf nicht über den Streichholzkopf hinausragen, da diese sonst die Alufolie verletzen könnte). 2. Schneide aus der Alufolie ein dreieckiges Stück heraus (ca. 3 x 6 cm). 3. Die Folie wickelt ihr um den Kopf des Streichholzes, so dass eine Art Kragen entsteht. 4. Nun müsst ihr einen Kanal um die Stecknadel bilden. Ihr könnt dazu z. B. eure Fingernägel zu Hilfe nehmen. 5. Nun braucht ihr noch eine Startrampe. Dazu biegt ihr die Büroklammer so weit zurecht, bis ihr eine funktionsfähige Rampe habt. 6. Mit einem zweiten Streichholz oder einem Feuerzeug entzündet ihr die Rakete. Dazu hält ihr die Flamme direkt unter den eingepackten Streichholzkopf. Sobald der Kopf im Innern der Alufolie genügend heiss wird, entzündet er sich. Unter der Folie entsteht ein Überdruck, welcher über den mit der Stecknadel erstellten Kanal entweicht. Voilà, die Rakete startet! (Vorsicht: Die nähere Umgebung der Flugbahn muss frei sein! Diese Raketen können bis zu 4 Meter weit fliegen). Quellen: