Тема 11. ДОСЛІДЖЕННЯ КОСМОСУ

матеріал 17

227. Проблема космічного сміття.

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №227. Проблема космічного сміття.

Очікувані результати навчання:

Планує і здійснює самостійно або в співпраці з іншими пошук інформації, наданої в різний спосіб, відповідно до визначеного завдання – [12 ПРО 2.1.1-1 П]
Використовує самостійно або у співпраці з іншими здобуту інформацію для оцінювання природних і техногенних об’єктів, явищ і процесів, розв’язання життєвої/навчальної проблеми – [12 ПРО 2.1.1-6 П]
Оцінює самостійно або у співпраці з іншими ризики і небезпеки, пов’язані із природними і техногенними об’єктами, явищами і процесами – [12 ПРО 3.1.1-3 П]
Установлює самостійно або у співпраці з іншими причиново-наслідкові зв’язки між певними явищами і процесами та їх наслідками – [12 ПРО 3.3.1-1 П]
Розв’язує самостійно або у співпраці з іншими навчальні/життєві проблеми, використовуючи здобуті наукові знання і набутий досвід – [12 ПРО 4.3.2-1 П]
Аналізує, систематизує і використовує інформацію природничого змісту, здобуту з різних джерел – [12 ПРО 2.1.1-1]

Місце уроку в темі: Цей урок продовжує вивчення проблем забруднення довкілля, розширюючи фокус до наслідків людської діяльності за межами Землі. Формує усвідомлення екологічної відповідальності в умовах розвитку технологій і освоєння космосу.

Проблема уроку:
Чи можна вважати космос продовженням нашого екологічного середовища?
Як діяльність людини за межами Землі вже зараз впливає на безпеку, стан навколишнього середовища та наше спільне майбутнє?

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку опрацьовуємо на уроці:

ЦСР 13: Захист планети
ЦСР 12: Відповідальне споживання та виробництво
ЦСР 9: Інновації та інфраструктура
ЦСР 17: Співпраця заради досягнення цілей

Ключові слова: космічне сміття, супутник, низька навколоземна орбіта, сталий розвиток, утилізація, екологія космосу.

План уроку:

Мотивація – Небезпека з висоти (5 хв)
Теоретичний блок – Що таке космічне сміття? (10 хв)
Життєва ситуація – Конференція інновацій (15 хв)
Самостійна практика – компетентнісно-орієнтовані завдання (10 хв)
Рефлексія (5 хв).
Додаткові джерела (після уроку).

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 2 хв.

Очікувані результати для учнівства:

Я можу пояснити, що таке космічне сміття та як воно утворюється.
Я аналізую, які загрози створює орбітальне сміття для супутників, космонавтів і життя на Землі.
Я можу довести, що проблема космічного сміття стосується не лише науковців, а й усього людства.

Очікувані результати для вчителя:

Учнівство розуміє природу походження космічного сміття та може ідентифікувати його основні типи.
Учнівство аналізує наслідки забруднення орбіти для людства, технологій та майбутніх досліджень космосу.
Учнівство формує усвідомлене ставлення до проблеми, доводячи, що космічне сміття є глобальним викликом для планети.

1. Мотивація:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 5 хв.

🎯 Мета:

Створити емоційне залучення до теми.

Підкреслити, що проблема космічного сміття стосується не лише науковців, а й нашого майбутнього.

Підвести до ідеї: людська діяльність має наслідки навіть за межами планети.

🛠 Як провести:

Почніть із показу зображень космосу, а потім контрастно продемонструйте фото/відео космічного сміття (можна знайти за запитом на YouTube/Google: «space junk in orbit», «satellite debris earth view»).

Запитайте: «Що ви відчуваєте, коли бачите ці фото/відео? А що вас здивувало найбільше?»

Обговоріть: «Хто вже чув про проблему космічного сміття?», «Як ви думаєте, звідки воно взялося і чому з ним складно?»

Підкресліть: хоча космос здається далеким, супутники, які літають над нами щодня, впливають на погоду, зв’язок, навігацію, і вони під загрозою.

❓ Питання для дискусії:

Чому нам не варто ігнорувати проблему космічного сміття, навіть якщо ми її не бачимо?

Що важливіше: свобода запускати супутники чи збереження чистоти орбіт?

Як ви вважаєте, чи має кожна країна або комерційна компанія відповідати за свої уламки, навіть якщо вони вже безконтрольно літають?

Землю оточує кільце з тисячі супутників, які забезпечують зв’язок, навігацію, дослідження клімату та розширюють наше розуміння Всесвіту.

Разом із ними у навколоземному просторі обертаються мільйони уламків, рештки зруйнованих супутників, частини ракет, наслідки зіткнень. Усе це рухається на величезній швидкості, створюючи серйозну загрозу для нових запусків.

Зі зростанням кількості запусків орбіти стають дедалі перевантаженішими.
У разі ланцюгової реакції зіткнень окремі орбіти можуть стати непридатними для використання.
Досі також недостатньо вивчено вплив об’єктів, що повертаються з космосу в атмосферу та океани.

Рис. 1. Супутники NASA навколо Землі.
Джерело: nationalgeographic

Рис. 2. Симуляція зіткнення двох супутників, демонструє наслідки на орбіті.
Джерело: 24tv.ua/

Рис. 3. Інфографіка від ESA & UNOOSA, що показує походження уламків та масштаб зони загрози космічного сміття.
Джерело: UNOOSA and ESA

Можливо, час поглянути на космос не лише як на шлях уперед, а й як на дзеркало того, що ми залишаємо після себе?

Сьогодні ви дізнаєтеся:

Як космічне сміття утворюється і чому його стає дедалі більше
Які ризики воно несе для супутників, космонавтів і нашого майбутнього в космосі
І чи здатна людина навести лад у безмежному просторі, або ми повторюємо свої помилки вже й на орбіті

Обговоріть у парах:

Ви раніше замислювались, що на орбіті літають уламки?
Звідки, на вашу думку, вони там взялися?
Уявіть, що ви космонавт/ка: що б ви відчували, пролітаючи крізь зону, переповнену уламками?

2. Тобі може знадобитися:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 10 хв.

🎯 Мета:

Ознайомити учнівство із поняттям «космічне сміття» та його походженням.

Пояснити реальні масштаби проблеми за допомогою підтверджених фактів і даних.

Підготувати учнів до критичного аналізу впливу технологій на навколишнє середовище, навіть за межами Землі.

🛠 Як провести:

Покажіть інфографіку, яка демонструє кількість космічного сміття на різних орбітах.

Коротко поясніть, що таке орбіта, яка вона буває (низька, геостаціонарна) та чому космічне сміття є проблемою.

Запитайте, чи знають учні, що перший штучний супутник Землі – радянський «Супутник-1» теж залишив після себе сміття, яке згоріло в атмосфері. (Space debris – Wikipedia)

Запропонуйте учням обговорити у парах, який спосіб прибирання космічного сміття міг би бути ефективним?

❓ Питання для обговорення:

Чому космічне сміття є проблемою, якщо воно далеко від Землі?

Чи можна повністю зупинити утворення космічного сміття?

Як би ви вирішували цю проблему, якби були інженером або науковцем?

Що таке космічне сміття?

Космічне сміття (space debris) – це штучні об’єкти, що перебувають на орбіті Землі, але більше не виконують жодної корисної функції.

До нього належать неробочі супутники, залишки розгінних блоків, елементи ракет і уламки, утворені внаслідок вибухів або зіткнень у космосі. Зі зростанням космічної активності це сміття становить усе більшу загрозу для функціональних апаратів і космічних місій, супутників і навіть для життя космонавтів.

Рис. 4. Ситуація з космічним сміттям на різних орбітах навколо Землі.
Джерело: Space debris – Wikipedia

Де воно знаходиться?

Найбільше космічного сміття зосереджено на низькій навколоземній орбіті (англ. HHO або LEO), яка проходить на висоті до 2000 км над Землею. Раніше супутники тут розміщувалися на різних орбітах, без єдиної «універсальної» траєкторії, як це є на геостаціонарній орбіті (англ. GEO).
Зараз саме в зоні LEO знаходиться приблизно 85% усього космічного сміття.

Рис. 5. Щільність сміття на низькій навколоземній орбіті. Джерело: Space debris – Wikipedia

Як з’явилися уламки в космосі?

Аварії та вибухи супутників
Випробування зброї в космосі
Скидання непотрібних частин після запуску
Зіткнення між об’єктами

Рис. 6. Хто відповідає за космічне сміття? Джерело: Space Debris

Для чого це знати?

Щоб розуміти, як людство впливає не лише на планету, а й на навколоземний простір
Щоб оцінити ризики для майбутніх польотів у космос
Щоб шукати рішення: чи можемо ми прибирати за собою навіть у космосі?

Відео:

Space debris: A problem that’s only getting bigger. YouTube канал: Interesting Engineering

Цікаві факти:

Обговоріть:

Якщо ми забруднюємо космос, чи не доведеться прибирати його майбутнім поколінням?
Хто має відповідати за очищення орбіти: країни, компанії чи міжнародна спільнота?
Які рішення ви бачите? Роботи-прибиральники / мережі / лазери?

3. Життєва ситуація:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 10 хв.

🎯Мета блоку:

Навчити учнівство аналізувати реальні ситуації, де людська діяльність у космосі створює ризики для майбутніх місій і життя на Землі

Розвивати здатність пропонувати аргументовані рішення на основі науки, технологій, етики та міжнародного співробітництва

Сформувати розуміння, як технологічний прогрес може призводити до нових глобальних проблем, та як із ним варто працювати на рівні школи, громади, держави та світу

🛠 Як провести:

Розподіліть учнів на групи: забезпечте, щоб у кожній групі були учні з різними сильними сторонами.

У кожній групі попросіть визначити ролі учасників.

Попросіть обговорити та розробити постер на конференцію: нехай учнівство надасть визначення, знайде цікаві факти, пропише загрозу, надасть пропозиції вирішення проблеми, та оформить заклик до дії.

Попросіть обрати «спікера/ку» від кожної групи для підсумкової презентації на наступному уроці.

Роздайте матеріали для роботи: кольорові олівці, фломастери / маркери, прості олівці, гумка, лінійки, кольоровий картон/папір, білий ватман, ножиці, клей, скотч, стікери, вирізки з журналів, надруковані шаблони піктограм.

Ключові акценти:

Цей блок не про космос, а про відповідальність за дії людства в глобальному масштабі

Так розвиваються навички: екологічна свідомість, критичне мислення та командна взаємодія.

У вашому населеному пункті місцева рада молоді та департамент освіти вирішили провести конференцію інновацій «Чисте небо – наше майбутнє», щоб привернути увагу громадськості до проблеми космічного сміття. До участі запросили старшокласників із різних шкіл.

Вас, як активних учнів-лідерів, обрали до шкільної команди, яка має підготувати візуальний інформаційний продукт, що:

пояснює, що таке космічне сміття;
показує реальні загрози для супутникового зв’язку, авіації, космонавтів, екології;
містить інноваційні ідеї та заклики до дій.

Ваше завдання:

Об’єднайтеся у команди по 3-5 особи;
Обговоріть ідеї, як найкраще представити цю тему одноліткам і дорослим (учителям, батькам, громаді);
Розробіть постер і запропонуйте вирішення проблеми.

У групах:

Оберіть хто за що відповідає (автори тексту, дослідники фактів, художники/дизайнери, спікери).
Визначте, які фактори спричиняють зростання космічного сміття.
Розберіть, які наслідки це має для Землі і людини.
Запропонуйте конкретні способи вирішення або зменшення проблеми.
Додайте заклик до дії.

На постері мають бути:

Назва/заголовок
Коротке визначення (що таке космічне сміття) – 2-3 речення.
Цікаві факти/статистика (із офіційних джерел)
У чому загроза (опишіть 2-4 загрози для супутників, космонавтів, екосистеми Землі, повітряного та космічного транспорту)
Вирішення проблеми (запропонуйте 2-4 конкретних шляхи вирішення проблеми)
Заклик до дії
Візуальна частина: ілюстрації, схеми, піктограми.
Дотримуватися чіткої структури: заголовок – проблема – загроза – рішення – заклик до дії.

Фокус завдання:
У процесі роботи ставте собі запитання:

чи зрозуміє це мій однокласник?
а дорослий?
а журналіст чи гість конференції?

Підготуйтеся до презентації.

4. Попрактикуймо самостійно:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 10 хв.

🎯 Мета блоку:

Розвинути в учнівства уміння:
– аналізувати фактичні дані;
– формувати аргументи;
– застосовувати наукові знання до аналізу реальних ситуацій із космічним сміттям;
– оцінювати межі технологій;

Сприяти усвідомленому ставленню до глобальних екологічних проблем.

🛠 Як провести:

Запропонуйте виконати завдання індивідуально або в парах

Попросіть коротко обговорити відповіді в парах після кожного завдання (по 2 хв)

❓ Питання для обговорення:

Чи можна вважати проблему космічного сміття «далекою» від нас?

Чому космос потребує екологічних рішень?

Як навчити себе помічати проблеми, які не видно неозброєним оком, проте вони мають глобальні наслідки?

Завдання на аналіз інформації:

Уривок з інтерв’ю з інженером NASA:
«…На сьогодні ми відстежуємо більше 27 000 об’єктів космічного сміття, що рухаються зі швидкістю понад 28 000 км/год. Імовірно, що фрагмент розміром з горошину може завдати значної шкоди супутнику. Найбільші скупчення сміття спостерігаються на орбітах висотою 800 – 1400 км. Сьогодні формуються різні технології прибирання сміття: від роботів-захоплювачів до космічних сіток і гарпунів. Але наразі жодна з них не стала масово застосовуваною.»

Запитання:
Чому навіть уламок космічного сміття є небезпечним?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Чому складно реалізувати технології очищення сміття на практиці?

Як наявність сміття на орбіті може вплинути на життя людей на Землі?

Завдання – вибір з поясненням
У таблиці наведено інформацію про три штучні супутники, що зазнали впливу космічного сміття.

Супутник	Висота орбіти	Ситуація	Наслідки
А	900 км	Уламок розміром 3 см влучив у панель	Втрата зв’язку на 6 годин
Б	400 км	Мікроуламки пошкодили корпус	Не зафіксовано змін у роботі
В	36 000 км	Небезпечне зближення з уламком ракети	Проведено маневр ухиляння

Питання:

Який супутник перебував у найбільш небезпечному регіоні для космічного сміття? Обґрунтуйте свою думку.

Який супутник зазнав найсерйозніших наслідків? Чому?

Які дії були ефективними у випадку супутника В?

Який супутник матиме найменший ризик у майбутньому? Поясніть.

Напишіть відповіді коротко, але з поясненням – це покаже ваше розуміння.

Очікувані відповіді на завдання 2 (орієнтовно):

Супутник Б. Так як він знаходиться на висоті 400 м, де спостерігається найбільше скупчення сміття.
Супутник А – повністю втратив зв’язок на 6 годин.
Завдяки своєчасному маневру, супутник В уникнув зіткнення з ракетою.
Супутник В – він знаходиться на геостаціонарній орбіті, де рівень сміття найнижчий.

Рефлексія:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 5 хв.

Діяльність учителя:

Допомогти учням осмислити, що космічне сміття – це не лише проблема космонавтів чи супутників, а виклик для всього людства.

Запропонуйте 2–3 учням поділитися чимось, що їх вразило чи здивувало (за бажанням).

❓ Питання для усного обговорення (оберіть 1–2):

Чи можемо ми вважати космос нашою територією? Хто відповідальний за його чистоту?

Яке одне правило повинна мати кожна країни, запускаючи щось у космос?

Що важливіше, прогрес чи відповідальність?

Після досліджень, дискусій настав час подивитися на себе.
Не вгору, на супутники, а на себе справжнього/ю.
Відповідайте на ці запитання чесно – тільки для себе.

🤔 Що я дізнався/лася нового про космічне сміття, чого точно не знав/ла раніше?

📉 Який факт або наслідок забруднення космосу мене найбільше вразив?

У чому я кращий/краща за будь-яку технологію?
(Підказка: технології не вміють соромитися, змінювати звички чи створювати мистецтво з провини за бездіяльність)

Самооцінювання. Оберіть свій рівень «розуміння проблеми космічного сміття»:

🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐
(1 – я щось чув/чула, але заплутався/лася, 10 – я можу це пояснити навіть бабусі)

У вільний від відпочинку час:

Відео:

Кінець космосу – створення в’язниці для людства: від Kurzgesagt – In a Nutshell:

Відео

Скільки космічного сміття знаходиться на орбіті Землі? Дивіться статистику від VideoFromSpace:

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №227. Проблема космічного сміття.

Очікувані результати навчання:

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку опрацьовуємо на уроці:

ЦСР 13: Захист планети
ЦСР 12: Відповідальне споживання та виробництво
ЦСР 9: Інновації та інфраструктура
ЦСР 17: Співпраця заради досягнення цілей

План уроку:

Мотивація – Небезпека з висоти (5 хв)
Теоретичний блок – Що таке космічне сміття? (10 хв)
Життєва ситуація – Конференція інновацій (15 хв)
Самостійна практика – компетентнісно-орієнтовані завдання (10 хв)
Рефлексія (5 хв).
Додаткові джерела (після уроку).

Очікувані результати для учнівства:

Я можу пояснити, що таке космічне сміття та як воно утворюється.
Я аналізую, які загрози створює орбітальне сміття для супутників, космонавтів і життя на Землі.
Я можу довести, що проблема космічного сміття стосується не лише науковців, а й усього людства.

1. Мотивація:

Можливо, час поглянути на космос не лише як на шлях уперед, а й як на дзеркало того, що ми залишаємо після себе?

Сьогодні ви дізнаєтеся:

Як космічне сміття утворюється і чому його стає дедалі більше
Які ризики воно несе для супутників, космонавтів і нашого майбутнього в космосі
І чи здатна людина навести лад у безмежному просторі, або ми повторюємо свої помилки вже й на орбіті

Обговоріть у парах:

Ви раніше замислювались, що на орбіті літають уламки?
Звідки, на вашу думку, вони там взялися?
Уявіть, що ви космонавт/ка: що б ви відчували, пролітаючи крізь зону, переповнену уламками?

2. Тобі може знадобитися:

Що таке космічне сміття?

Де воно знаходиться?

Як з’явилися уламки в космосі?

Аварії та вибухи супутників
Випробування зброї в космосі
Скидання непотрібних частин після запуску
Зіткнення між об’єктами

Для чого це знати?

Щоб розуміти, як людство впливає не лише на планету, а й на навколоземний простір
Щоб оцінити ризики для майбутніх польотів у космос
Щоб шукати рішення: чи можемо ми прибирати за собою навіть у космосі?

Відео:

Space debris: A problem that’s only getting bigger. YouTube канал: Interesting Engineering

Цікаві факти:

Обговоріть:

Якщо ми забруднюємо космос, чи не доведеться прибирати його майбутнім поколінням?
Хто має відповідати за очищення орбіти: країни, компанії чи міжнародна спільнота?
Які рішення ви бачите? Роботи-прибиральники / мережі / лазери?

3. Життєва ситуація:

пояснює, що таке космічне сміття;
показує реальні загрози для супутникового зв’язку, авіації, космонавтів, екології;
містить інноваційні ідеї та заклики до дій.

Ваше завдання:

Об’єднайтеся у команди по 3-5 особи;
Обговоріть ідеї, як найкраще представити цю тему одноліткам і дорослим (учителям, батькам, громаді);
Розробіть постер і запропонуйте вирішення проблеми.

У групах:

Оберіть хто за що відповідає (автори тексту, дослідники фактів, художники/дизайнери, спікери).
Визначте, які фактори спричиняють зростання космічного сміття.
Розберіть, які наслідки це має для Землі і людини.
Запропонуйте конкретні способи вирішення або зменшення проблеми.
Додайте заклик до дії.

На постері мають бути:

Назва/заголовок
Коротке визначення (що таке космічне сміття) – 2-3 речення.
Цікаві факти/статистика (із офіційних джерел)
У чому загроза (опишіть 2-4 загрози для супутників, космонавтів, екосистеми Землі, повітряного та космічного транспорту)
Вирішення проблеми (запропонуйте 2-4 конкретних шляхи вирішення проблеми)
Заклик до дії
Візуальна частина: ілюстрації, схеми, піктограми.
Дотримуватися чіткої структури: заголовок – проблема – загроза – рішення – заклик до дії.

Фокус завдання:
У процесі роботи ставте собі запитання:

чи зрозуміє це мій однокласник?
а дорослий?
а журналіст чи гість конференції?

Підготуйтеся до презентації.

4. Попрактикуймо самостійно:

Завдання на аналіз інформації:

Запитання:
Чому навіть уламок космічного сміття є небезпечним?

Чому складно реалізувати технології очищення сміття на практиці?

Як наявність сміття на орбіті може вплинути на життя людей на Землі?

Супутник	Висота орбіти	Ситуація	Наслідки
А	900 км	Уламок розміром 3 см влучив у панель	Втрата зв’язку на 6 годин
Б	400 км	Мікроуламки пошкодили корпус	Не зафіксовано змін у роботі
В	36 000 км	Небезпечне зближення з уламком ракети	Проведено маневр ухиляння

Питання:

Який супутник перебував у найбільш небезпечному регіоні для космічного сміття? Обґрунтуйте свою думку.

Який супутник зазнав найсерйозніших наслідків? Чому?

Які дії були ефективними у випадку супутника В?

Який супутник матиме найменший ризик у майбутньому? Поясніть.

Напишіть відповіді коротко, але з поясненням – це покаже ваше розуміння.

Рефлексія:

🤔 Що я дізнався/лася нового про космічне сміття, чого точно не знав/ла раніше?

📉 Який факт або наслідок забруднення космосу мене найбільше вразив?

Самооцінювання. Оберіть свій рівень «розуміння проблеми космічного сміття»:

🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐 🪐
(1 – я щось чув/чула, але заплутався/лася, 10 – я можу це пояснити навіть бабусі)

У вільний від відпочинку час:

Відео:

Кінець космосу – створення в’язниці для людства: від Kurzgesagt – In a Nutshell:

Відео

Скільки космічного сміття знаходиться на орбіті Землі? Дивіться статистику від VideoFromSpace:

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Ділись та обговорюй важливе