FLL 2018/19 INTO ORBIT, Progetto di ricerca

Traduzione Andrea Albertini

1 Progetto di ricerca

1.1 Studiate l'argomento

Tortillas nello spazio

L'incredibile carriera di ingegnere e astronauta del Dr. Rodolfo Neri ha compiuto un balzo quando, nel 1985, divenne il primo messicano a viaggiare nello spazio. Durante la sua permanenza a bordo del spaceshuttle Atlantis, contribuì alla messa in orbita di satelliti per la comunicazione, eseguì delle missioni extraveicolari, e condusse numerosi altri esperimenti. Ma fu per i suoi gusti alimentari che il Dr. Neri entrò negli annali della storia dei voli spaziali per aver rivoluzionato il modo in cui gli astronauti si nutrono. Infatti, la sua semplice richiesta agli scienziati alimentari della NASA di introdurre per la prima volta le tortillas nel menù di bordo, ha fatto si che per la prima volta nella storia il principale alimento della cucina dell'America Latina volasse nello spazio.

Ok, ma dove sta la rivoluzione? Il cibo nello spazio è importante per svariati motivi: ovviamente fornisce il nutrimento agli astronauti, ma costituisce anche un legame con la propria casa sulla terra in un ambiente straniero e spesso isolato.

Molti astronauti affermano che nello spazio la percezione dei sapori è ridotta, quindi è importante servire cibo appetitoso per assicurarsi che gli esploratori spaziali si nutrano a sufficienza per restare sani. Ma il gusto non è il solo argomento. Un altro aspetto critico è avere cibo che sia sano per l'equipaggio e sicuro per il veicolo spaziale.

Come può del cibo danneggiare un veicolo? Provate a immaginare cosa succederebbe se delle briciole fluttuassero nella cabina infiltrandosi nelle sensibili apparecchiature elettroniche di bordo. Finalmente gli astronauti poterono mangiare un alimento che faceva pochissime briciole e che poteva essere accompagnato con una grande varietà di cibi, come ad esempio marmellata, uova o burro di arachidi. Fu un successo immediato! Potersi portare nello spazio una fettina di casa propria è molto importante. Ogni decisione riguardante l'equipaggio e il veicolo può avere conseguenze enormi.

La maratona a microgravità

Sunita Suni Williams è un'astronauta americana abituata alle sfide estreme. È diplomata alla US Naval Accademy, è un pilota esperto che ha pilotato più di 30 tipi di velivoli, una atleta di successo e ha passato centinaia di giorni nelle spazio nel corso di numerose missioni. Si direbbe che abbia fatto qualsiasi cosa, giusto? Nel 2007 vi era un primato in attesa di essere battuto: chi sarebbe riuscito a correre la prima maratona nello spazio? Esatto; il 16 aprile, Suni corse i 42.2 chilometri della maratona di Boston sul tapis roulant della Stazione Spaziale Internazionale.

È vitale che gli astronauti esposti alla bassa gravità e alla microgravità mantengano in esercizio quotidianamente ossa e muscoli. In caso contrario i muscoli si indeboliscono e le ossa diventano fragili. La maggior parte degli astronauti si allena circa 2 ore al giorno per prevenire il deperimento di muscoli e ossatura. La maratona di Suni è durata poco più di quattro ore, una prestazione notevole considerando che era ancorata al tapis roulant tramite dei grandi elastici che le impedivano di fluttuare via! Mentre gli altri maratoneti sulla terra correvano in un clima ventoso a 9°C; Suni si trovava nel clima controllato della stazione spaziale che orbitava intorno alla Terra a oltre 27'000 chilometri orari. In effetti Suni ha compiuto due intere rotazioni intorno alla Terra mentre sua sorella Dina Pandya e la sua collega astronauta Karen Nyberg stavano correndo la maratona di Boston. La prestazione di Suni non è stata solo una trovata pubblicitaria: restare in forma nello spazio non è un'opzione, e il messaggio di Suni per tutti noi è che essere attivi è importante sulla Terra e nello spazio.

Hai mai pensato a come sarebbe vivere in un veicolo spaziale, nella Stazione Spaziale Internazionale o sulla superficie della Luna o di un altro pianeta? Come sarebbe restarci per un anno o più? Con il tuo team prova a elencare tutte le cose che avreste bisogno per sopravvivere e mantenervi sani e felici mentre lavorate nello spazio esterno. Ricorda che lo spazio non perdona: la maggior parte di esso è sotto vuoto, ossia non vi è aria, e nessuna delle lune o dei pianeti del nostro sistema solare possiede un'atmosfera respirabile per gli essere umani.

Molti termini usati per descrivere l'esplorazione spaziale sono unici. Puoi cliccare sui termini del glossario per vederne la definizione. Inoltre nel glossario trovi la definizione di altre parole importanti.

Il Robot Game fornisce numerosi esempi delle sfide fisiche e sociali che gli essere umani affrontano quando esplorano lo spazio.

Ah, non dimenticare che i viaggi nello spazio esterno a volte sono molto lunghi. Un viaggio di andata e ritorno per esplorare Marte potrebbe richiedere fino a tre anni. Quindi qualsiasi cosa progetti e costruisci deve funzionare perfettamente o possedere un sistema di backup. Il tuo equipaggiamento deve essere provato e riprovato, e dovrai perfino pensare a come potresti riparare qualcosa se si rompesse a milioni di chilometri dalla Terra!

Sembrerebbe che esplorare lo spazio richieda un sacco di lavoro...ed è proprio così! Serve il lavoro di migliaia di persone sulla Terra, come ingegneri, matematici, scienziati e tecnici, per mandare pochi uomini nello spazio. Servono anche lavoro di squadra e la cooperazione di diverse nazioni, perché vivere e lavorare nello spazio è estremamente complesso e costoso.

Ma le ricompense sono enormi! Affrontando sfide complesse come quelle proposte dall'esplorazione dello spazio scopriamo moltissime cose nuove che consentono di migliorare la vita sulla Terra e di acquisire straordinarie conoscenze scientifiche sul sistema solare.

La sfida del tuo team per questa stagione è la seguente: identificate un problema umano fisico o sociale affrontato durante un lungo viaggio di esplorazione nel nostro sistema solare del nostro sole e proponete una soluzione.

Definizioni Per la sfida FIRST® LEGO® League INTO ORBIT Challenge valgono le seguenti definizioni:

  • Il sistema solare del nostro Sole è definito come l'area di spazio esterno, inclusi tutti i corpi in esso contenuti, che si estende per per cinquanta unità astronomiche (UA) (ossia circa 7.5 miliardi di chilometri) dal Sole.
  • Un problema umano fisico è un problema che ha un impatto sulla salute o sulla sicurezza di un esploratore spaziale, come il bisogno di aria, acqua, cibo o esercizio fisico.
  • Un problema umano sociale ha invece un possibile impatto sulla capacità di un essere umano di restare produttivo nello spazio per un lungo periodo. Potrebbero includere problemi come la noia e la solitudine. Affrontare un lungo viaggio di esplorazione spaziale significa restare nello spazio esterno per un anno o più.

Portare degli esseri umani nello spazio in sicurezza è enormemente difficile, anche per un breve periodo. Costruire razzi, veicoli spaziali e sistemi di supporto vitale basilari sono tra i compiti più ardui che l'uomo possa affrontare. Ma immaginate che la vostra missione alla scoperta del sistema solare duri per almeno un anno. Come affronterete i problemi fisici che il vostro equipaggio incontrerà?

Mantenere le persone in buone condizioni di salute affinché possano assolvere i propri compiti può essere molto complesso nello spazio. Può essere molto caldo o molto freddo, il corpo umano è esposto alla microgravità, alla gravità ridotta e alle radiazioni solari che alla lunga possono danneggiare la salute delle persone. Dovrete portare con voi tutto quello che serve per restare in vita, inclusi aria, acqua e cibo o dovrete trovare un modo per produrli una volta lasciata la Terra. I viaggiatori spaziali dovranno anche essere in grado di esercitarsi per mantenere i propri muscoli e le proprie ossa forti.

Ciò significa che saranno necessari attrezzi ginnici speciali in grado di funzionare con gravità bassa o assente. Servirà pure un modo per produrre l'energia necessaria per lavorare, esplorare e fornire il supporto vitale all'equipaggio. Serviranno pure dei metodi per smaltire o riciclare i rifiuti.


I problemi fisici non sono però i soli a turbare gli umani che soggiornano nello spazio per lunghi periodi. Le persone viaggiano nello spazio dal 1969, e gli scienziati hanno imparato molto su come gli umani reagiscono quando restano in una navicella per settimane, mesi o addirittura anni. Sappiamo che le persone sono felici e più produttive nello spazio se si sentono connessi agli amici e ai famigliari sulla terra. Ciò potrebbe significare che potrebbero dover portare con se il proprio gioco o passatempo preferito, avere un modo per interagire con le persone sulla Terra che si trovano a milioni di chilometri o, in futuro, portare i propri animali domestici nello spazio! Gli esploratori spaziali necessitano pure di cibi saporiti e appetitosi per nutrirsi appropriatamente e restare in forze.

Le scoperte che si fanno quando si cerca di esplorare lo spazio, risultano poi utili anche per risolvere dei problemi sulla Terra. Ad esempio, lo sapevi che invenzioni come gli attrezzi a batteria, la TAC, e la televisione satellitare hanno tutti origine dall'esplorazione spaziale? Tutte queste ricadute tecnologiche emergono quando qualcuno scopre un utilizzo terrestre per una tecnologia sviluppata per l'esplorazione spaziale. Chi può dirlo, magari la soluzione del vostro team potrà contribuire alle future esplorazioni spaziali e alle persone sulla Terra!

Cercate di imparare il più possibile sul tema "Vivere e viaggiare nello spazio" prima di concentrarvi su di un unico argomento in quest'area. Fate ricorso a differenti fonti di informazione, come articoli, documentari o film, interviste a professionisti che lavorano nel settore, chiedete presso la locale biblioteca, consultate libri, video online, siti web o organizzate delle escursioni per approfondire le conoscenze sul vostro tema.

Non dimenticate di studiare le invenzioni che già esistono. A volte gli ingegneri fanno la differenza sviluppando un'idea che circolava da decenni!

1.2 Identificate un problema

Non sapete da dove cominciare? Per aiutare il team a esplorare un problema fisico o sociale che gli esseri umani devono fronteggiare durante le lunghe esplorazioni spaziali prova a chiedere al tuo team di creare un grafico che illustri tutti i bisogni per restare sani e produttivi nello spazio. Forse vorrete utilizzare alcune delle risorse disponibili per scoprire cosa serve agli esseri umani per sopravvivere ad un viaggio nel sistema solare.

Potreste adottare il metodo scientifico o l'approccio di sviluppo ingegneristico per affrontare il problema. Fate delle ricerche su come questi approcci possono esservi utili per realizzare una soluzione valida. Trovate ulteriori informazioni sul processo di sviluppo in vari siti, ad esempio questo.

Considerate quesiti come:

  • Da dove provengono l'acqua e l'ossigeno necessari agli astronauti e ai cosmonauti quando sono a bordo di un'astronave o in una stazione spaziale?
  • Come si nutrono gli umani nello spazio? Che tipi di cibo possono essere portati nello spazio?
  • Come vengono smaltiti la spazzatura e i rifiuti organici umani?
  • Quali sono le sfide da affrontare per viaggiare fino a Marte ed esplorarlo?
  • Cosa fanno astronauti, cosmonauti e taikonauti per restare sani e felici quando stanno per lungo tempo nello spazio?
  • Come fanno gli umani nello spazio a comunicare con i controllori di missione, gli amici e i famigliari che sono sulla Terra?
  • Quali sono gli effetti sul corpo umano della microgravità, della gravità ridotta e delle radiazioni?
  • Quali metodi sono stati utilizzati nel passato e quali sono in uso attualmente per fornire l'energia e il supporto vitale nei velivoli e nelle stazioni spaziali?
  • Quali fonti di energia e supporto alla vita si stanno progettando per le future navi spaziali e habitat umani su altri pianeti?
  • Gli umani esplorano lo spazio dal 1961. Come sono cambiate le conoscenze sulla vita e il lavoro nello spazio?
  • Chi si occupa di studiare il volo spaziale sulla Terra?
  • Come si fa a diventare astronauta, cosmonauta o taikonauta?
  • Come si preparano astronauti, cosmonauti, taikonauti e i loro controllori di missione?
  • Perché le attività extraveicolari (EVA) sono necessarie? Ci sarebbe un modo per renderle più sicure per le persone?
  • Che difficoltà si incontrano quando si devono effettuare riparazioni al veicolo spaziale in ambienti a microgravità o gravità ridotta?

Dopodiché potrebbe essere il momento giusto per intervistare un professionista. Se non vivete vicino ad un luogo di lancio o di addestramento di astronauti, questo potrebbe sembrarvi difficile. Ma vedrete che ci sono molti esperti nel mondo che possono aiutarvi a trovare informazioni utili sull'esplorazione dello spazio. Troverete alcune informazioni nella sezione chiedilo a un professionista ma potete anche contattare persone presso musei delle scienze, scuole e università, o discutere con medici e psicologi.

Chiedi ai membri del tuo team di selezionare un problema che vorrebbero esplorare e risolvere. Poterebbe essere un problema in una di queste aree:

  • Fare attività ginnica nello spazio
  • Coltivare cibo nello spazio
  • Divertirsi nello spazio
  • Generare ossigeno e riciclare l'acqua nello spazio
  • Proteggere umani e veicoli dalle radiazioni o dai micrometeoriti
  • Riciclare rifiuti nello spazio
  • Trovare il miglior posto per vivere su una luna o su un altro pianeta
  • Creare energia per la navicella o l'habitat
  • Effettuare la manutenzione della navicella o dell'habitat

Proponi al tuo team domande come: Come mai questo problema continua ad esistere? Perché le soluzioni correnti non sono sufficienti? Cosa si potrebbe migliorare?

Le gite sul campo sono un bel modo di imparare qualcosa di nuovo. Planetarium, musei delle scienze specializzati in astronomia, sono un buon punto di inizio. Vi sono dozzine di musei aerospaziali che potrebbero esservi d'aiuto. Potreste pure contattare un centro scientifico o un ingegnere aerospaziale presso una università o perfino online.

1.3 Create una soluzione innovativa

Il passo successivo sarà progettare una soluzione per il problema selezionato. Qualsiasi soluzione è un buon punto di partenza. L'obbiettivo finale è di progettare una soluzione innovativa che offra dei vantaggi per la società migliorando qualcosa di già esistente oppure inventando qualcosa di completamente nuovo.

Chiedi al tuo team di riflettere:

  • Cosa potrebbe essere fatto meglio?
  • Quale problema è possibile individuare e risolvere per migliorare la vita degli umani nello spazio?
  • In quali modi la nostra soluzione potrebbe aiutare anche le persone qui sulla Terra?

Chiedi al tuo team di pensare ad un vostro problema come ad un puzzle. Discutetene insieme! Poi ribaltate il problema e osservatelo da prospettive differenti. Immaginate! Lasciate correre la fantasia! Anche un'idea apparentemente stupida può ispirare una soluzione perfetta. Ognuno dovrebbe proporre una (o più) idee, ma siate preparati ad accettare modifiche e miglioramenti da parte del team.

Assicurati che il team rifletta su come sia possibile realizzare concretamente la vostra soluzione. Ponetevi domande come:

  • Perché la nostra soluzione funzionerà laddove altre hanno fallito?
  • Quali informazioni servono per stimare il costo della soluzione?
  • Servono delle tecnologie speciali per realizzare la soluzione?
  • Chi sarebbe in grado di usarla/applicarla?

Rammentate che la vostra soluzione non deve per forza essere completamente nuova. Gli inventori spesso migliorano un'idea già esistente oppure utilizzano qualcosa che già esiste in un modo nuovo.

1.4 Condividete con gli altri

Dopo che il team ha progettato la soluzione è il momento di condividerla!

Chiedi al tuo team di individuare chi potrebbe trarre vantaggio dalla vostra soluzione. È possibile che possa aiutare gli esploratori spaziali e pure le persone qui sulla Terra? Nella vostra comunità, chi potrebbe darvi un parere? Siate creativi! Nonostante l'apparente immensità del tema, molti dei problemi che gli umani affrontano nello spazio sono simili ad altri già affrontati sulla Terra. Come potreste condividere la vostra soluzione con persone capaci di darvi dei suggerimenti utili per migliorarla?

  • È possibile presentare di persona la vostra ricerca e la vostra soluzione a scienziati e ingegneri?
  • È possibile sottoporre le vostre idee tramite email o Skype?
  • È possibile ritornare a presentare la vostra idea a qualcuno che vi ha aiutato nella fase iniziale della ricerca?
  • Considerate la possibilità di discutere con persone con le quali normalmente non affrontereste il tema delle esplorazioni spaziali, come compagni di scuola, docenti o altri membri della vostra comunità

Potrebbe essere utile presentare la vostra soluzione a qualcuno capace di fornirvi un feedback. Accettare le proposte valide e migliorare il progetto è importante per tutti gli inventori. È buona cosa anche saper scartare un'idea giudicata negativamente da un esperto.

1.5 Presentate al torneo

Ogni inventore deve presentare la propria idea a persone che possano aiutarlo a realizzarla, come ingegneri, investitori o produttori. Come gli inventori adulti, nel progetto di ricerca avete la possibilità di presentare il vostro magnifico progetto ai giudici.

Potete scegliere lo stile di presentazione che preferite ma dovete assicurarvi di illustrare tutte le informazioni importanti del progetto. Riflettete sui talenti presenti nel team e sfruttateli al meglio. Potreste inscenare uno sketch? Creare un sito web? O un fumetto illustrato? Scrivere un rap? La presentazione potrà comprendere poster, slide show, clip multimediali, siti web, modelli, performance dal vivo, il vostro materiale di ricerca e altro. Siate creativi, ma non scordatevi di comunicare tutte le informazioni essenziali.

Per essere ammissibile al FLL Project Award la vostra presentazione dovrà:

  1. Identificare un problema adeguato
  2. Spiegare la vostra soluzione innovativa
  3. Descrivere in che modo e con chi avete condiviso le vostre scoperte
  4. Dimostrare che avete sfruttato differenti fonti per la ricerca (offline, online, esperti...)
  5. Possedere i seguenti requisiti:
  • Deve svolgersi dal vivo, potete utilizzare equipaggiamento multimediale solo per supportare la presentazione
  • Deve coinvolgere tutti i membri del team; ognuno deve svolgere almeno una parte durante la presentazione
  • Deve essere preparata e presentata in 5 minuti o meno e senza l’aiuto di adulti

Avete domande sul lavoro di ricerca e sulla presentazione? Potete inviare un messaggio di posta elettronica a: fll@hands-on-technology.org. Le domande e le relative risposte più importanti saranno pubblicate nella sezione Q & A del sito HoT.

Potete trovare dei link interessanti relativi al tema di quest'anno online; visitate https://www.first-lego-league.org/en/season/research-project.html.

2 Chiedilo a un professionista

Parlare con un professionista (persone che lavorano nell'ambito del tema di quest'anno) è un buon modo per il tuo team di:

  • Imparare a proposito del tema
  • Trovare idee per il vostro progetto INTO ORBIT
  • Scoprire risorse che potrebbero esservi utili per la ricerca
  • Ricevere un feedback per la vostra soluzione

2.1 Esempi di professionisti

Considerate di contattare i seguenti professionisti e discutete tra voi per identificare altre professioni da aggiungere alla lista. Molti siti web di aziende, associazioni professionali, governi e università forniscono delle informazioni di contatto.

Ingegnere aerospaziale

Attività

Gli ingegneri aerospaziali progettano veicoli spaziali, razzi, aeromobili e satelliti. Si occupano anche di simulare e testare il volo dei veicoli e si assicurano che siano sicuri per l'equipaggio.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, compagnie aerospaziali, università e politecnici.

Specialista in educazione aerospaziale

Attività

Sono degli esperti che si occupano di divulgare le conoscenze sull'esplorazione e il volo spaziale presso studenti, insegnanti e presso il pubblico.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, musei e centri scientifici.

Attività

I geologi sono scienziati che studiano il suolo, le rocce e la materia liquida sulla Terra. Gli astrogeologi studiano le stesse cose ma si focalizzano sulla Luna, gli altri pianeti e le loro lune, le comete, gli asteroidi e i meteoriti. Se il vostro problema ha a che fare con la geologia extraterrestre, potete comunque rivolgervi ad un geologo.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università e politecnici, agenzie governative.

Astronauta

Attività

Il termine astronauta è usato negli Stati Uniti e in molti paesi Europei per indicare le persone che viaggiano nello spazio esterno.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali (NASA, ESA, JAXA, ...)

Astronomo

Attività

È uno scienziato che studia le stelle, le lune, pianeti, comete, galassie e altri oggetti celesti.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università e politecnici, musei e centri scientifici.

Cosmonauta

Attività

Cosmonauta è il termine usato in Russia e in molte nazioni dell'est per indicare un astronauta.

Luogo di lavoro

Roscosmos (la Agenzia Spaziale Russa).

Medico/Infermiere di bordo

Attività

Il medico di bordo sorveglia lo stato di salute dei piloti e degli astronauti e monitora gli impatti del volo e dei viaggi spaziali sul corpo umano. Durante una missione spaziale, collabora con il controllo missione per rispondere a qualsiasi domanda. Per la sfida INTO ORBIT, se non riuscite a contattare un medico di bordo potete provare a contattare un altro professionista medico che potrebbe avere delle competenze nell'ambito specifico della vostra ricerca.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università, ospedali e cliniche.

Specialista di sistemi di supporto vitale

Attività

Uno scienziato, ricercatore o tecnico specializzato nello studio dei sistemi utili per mantenere gli esseri umani sani e produttivi in ambienti ostili. Possono essere coinvolti in diverse aree dell'industria aerospaziale, come la qualità di aria e acqua, la fisiologia umana, la produzione di cibo spaziale, lo sviluppo delle tute spaziali, la gestione dei rifiuti e via dicendo.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università e cliniche universitarie.

Macchinista

Attività

È un tecnico che realizza principalmente parti in metallo. È un ruolo critico nell'industria aerospaziale e nell'esplorazione spaziale visto che le astronavi e i velivoli moderni sono quasi interamente realizzati in metallo (come l'alluminio).

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, compagnie aerospaziali, aziende di costruzione metallica.

Matematico

Attività

È uno scienziato con una profonda conoscenza di numeri, operazioni matematiche, geometria ed elaborazione dei dati. I matematici assistono spesso gli altri scienziati ed ingegneri nel loro lavoro, e sono particolarmente importanti per l'ingegneria spaziale.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università e politecnici.

Controllore di missione

Attività

Sono scienziati o tecnici che monitorano le missioni con e senza equipaggio dalla Terra per assicurare che aspetti come la navigazione, i sistemi energetici, il supporto vitale e le comunicazioni funzionino correttamente.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali.

Fisico

Attività

I fisici studiano l'interazione tra materia e energia. Alcuni fisici studiano gli elementi che costituiscono l'universo, come atomi e le particelle subatomiche. Altri si occupano di cosmologia, ossia l'analisi della struttura e delle origini dell'universo, delle stelle e delle galassie.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università e politecnici.

Attività

È uno studioso del comportamento umano. Siccome gli astronauti vivono e lavorano in un ambiente particolare e ostile, la loro abilità di mantenere uno stato psicologico buono e delle relazioni eccellenti con gli altri membri dell'equipaggio è cruciale. Nei programmi spaziali, gli psicologi e altri professionisti cercano dei sistemi per assicurare una buona salute mentale agli astronauti.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, università, cliniche e centri di terapia.

Taikonauta

Attività

Taikonauta è la parola cinese per astronauta

Luogo di lavoro

China National Space Administration.

Saldatore

Attività

È uno tecnico specializzato nella fusione di due parti di metallo (saldatura). La saldatura avviene spesso scaldando le due parti da connettere, ma per materiali particolari, come i composti del carbonio, la plastica o altri polimeri, sono necessarie tecniche differenti. Per costruire dei velivoli spaziali è fondamentale disporre di saldatori abili.

Luogo di lavoro

Agenzie spaziali nazionali o internazionali, compagnie aerospaziali, aziende specializzate.

2.2 Chi conoscete?

Usate la precedente lista delle professioni per aiutarvi a trovare delle idee. Pensate a tutte le persone che potrebbero lavorare nell'industria aerospaziale vicino a voi, oppure a ricercatori e scienziati che potrebbero essere degli esperti in una delle aree pertinenti con la vostra ricerca.

Forse nel vostro stesso team vi sono delle importanti risorse. Pensateci. Chi conoscete? Ci sono buone possibilità che qualcuno nel team conosca un professionista che lavora nell'industria aerospaziale o che possa rispondere alle vostre domande sulla salute umana. Chiedi a membri del tuo team di individuare tutti i loro amici, parenti o mentori, che svolgono una professione che soddisfi questi requisiti. Potete anche trovare uno scienziato o un ingegnere che sia disposto a comunicare con voi tramite email o in video conferenza. Poi stilate una lista delle persone che vorreste intervistare.

2.3 Come porre le domande?

Con tutto il team, discutete a proposito della vostra lista di professionisti e sceglietene uno o più che pensate potranno aiutarvi ad imparare a proposito dell'esplorazione spaziale. Fate una piccola ricerca su ogni professionista, scoprite in che modo ha a che fare con il tema di quest'anno e pensate quali domande il team gli vorrebbe porre.

Dopodiché organizzatevi per contattare i professionisti selezionati. Spiegate loro brevemente cosa è la FIRST LEGO League. Raccontategli quali sono gli obbiettivi della ricerca del vostro team e poi chiedete la loro disponibilità per un'intervista.

2.4 Cosa domandare?

Assicuratevi di preparare una lista di domande per l'intervista. Quando formulate le domande:

  • Attingete alle ricerche già svolte per ispirare le domande riguardanti l'area di competenza dell'intervistato. È importante porre domande alle quali la persona possa rispondere.
  • Tenete bene a mente l'obiettivo del vostro progetto. Fate domande utili per fornire al team nuove conoscenze sul tema e a progettare una soluzione innovativa.
  • Formulate domande brevi e specifiche. Siate il più diretti possibile per ottenere delle risposte utili.
  • NON chiedete al professionista di progettare una soluzione innovativa al posto vostro. La soluzione deve provenire dai membri del team. Se però avete già una soluzione in mente, potete chiedergli cosa ne pensa.

Alla fine dell'intervista chiedete alla persona intervistata il permesso di contattarla nuovamente se necessario. Potrebbero sorgere delle nuove domande o potreste sottoporgli la vostra soluzione. Non siate timidi, chiedete!

Assicuratevi di onorare i principi dell FLL (Gracious Professionalism®) e ringraziate il professionista per il tempo che vi ha concesso alla fine dell'intervista.

3 Glossario

3.1 Definizioni operative INTO ORBIT

Spazio esterno

È l'area esistente tra la Terra e gli altri corpi presenti nell'universo; rispetto alla Terra, lo spazio esterno inizia ad una altitudine approssimativa di 100 chilometri sul livello del mare.

Sistema solare

Per la FLL 2018 INTO ORBIT: Il sistema solare del nostro Sole è definito come l'area di spazio esterno, inclusi tutti i corpi in esso contenuti, che si estende per cinquanta unità astronomiche (UA) (ossia circa 7.5 miliardi di chilometri) dal Sole. La definizione solare del sistema solare del nostro Sole include generalmente tutti gli oggetti che si trovano sotto l'influenza gravitazionale del Sole. Ciononostante non vi è un accordo comune sulla fine dell'estensione del sistema solare a causa della carenza di dati riguardanti i margini dell'eliosfera.

3.2 Astronomia

Asteroide

Sono oggetti rocciosi nello spazio con un diametro variabile da un metro a cento chilometri. La maggior parte degli asteroidi nel sistema solare orbitano in una fascia tra Marte e Giove.

Unità astronomica

È una unità di misura della distanza utilizzata in astronomia. Una UA equivale alla distanza media tra la terra e il Sole, equivalente circa a 150 milioni di chilometri.

Atmosfera

È lo strato di gas che circonda la Terra e altri pianeti. L'atmosfera terrestre può essere descritta come una serie di gusci o strati con caratteristiche differenti.

Cometa

Una palla di gas congelati, roccia e polvere che orbita intorno al Sole. I getti di gas e polvere formano la lunga coda della cometa che può essere vista da Terra.

Carotaggio

È una sezione cilindrica di roccia o suolo prelevata per esaminare la storia geologica di un'area o la composizione dei materiali sotto la superficie. Nell'esplorazione planetaria, i carotaggi sono necessari perché gli scienziati possano investigare alla ricerca di possibili segni di vita, scoprire la composizione dei pianeti, e cercare risorse utili per supportare la vita umana o produrre energia.

Radiazione elettromagnetica

L'energia elettromagnetica si propaga in forma di onde o particelle. Il termine radiazione include tutte le frequenze d'onda, dai raggi X fino alla luce visibile. Alcune forme di energia elettromagnetica, come i raggi X e gamma, possono essere fortemente nocivi per la salute degli esseri umani.

Galassia

Una galassia è un'immenso ammasso di gas, polvere e trilioni di stelle con i relativi sistemi. Gli scienziati credono che potrebbero esistere fino a un centinaio di miliardi di galassie nell'universo.

Eliopausa

È una regione attorno al Sole che delimita l'eliosfera e definisce i confini del nostro sistema solare.

Eliosfera

L'area attorno al Sole che si trova sotto l'influsso del vento solare.

Meteoroide

Un oggetto roccioso nello spazio con un diametro inferiore a un metro. Quando un meteoroide precipita nell'atmosfera terrestre riscaldandosi, produce una scia luminosa che chiamiamo stella cadente. Se il meteoroide, in forma di roccia, raggiunge intatto la superficie terrestre, allora è detto meteorite.

Micrometeorite

Sono meteoroidi piccolissimi che possono provocare danni veramente gravi ai veicoli spaziali. Spesso si muovono a velocità di 10 chilometri al secondo o più.

Una luna

Una luna è un satellite naturale, un corpo astronomico che ruota attorno ad un pianeta o a un pianetino (o pianeta minore).

La Luna

Luna è il nome dell'unico satellite permanente della Terra. È il quinto satellite naturale per grandezza nel Sistema Solare.

Orbita

È il percorso che un oggetto - come un pianeta o una luna - compie attorno ad un altro corpo celeste. Nel nostro sistema solare, vi sono molte lune che orbitano attorno ad un pianeta. Satelliti artificiali, veicoli e stazioni spaziali, sono anch'essi piazzati in orbita attorno alla Terra e ad altri pianeti.

Pianeta

È un corpo celeste che orbita attorno ad una stella la cui massa è sufficientemente grande da plasmarne la propria forma in una sfera, e che ha ripulito la propria orbita da grossi corpi appartenenti ad altri sistemi solari. I pianeti posseggono una massa troppo piccola per scatenare la fusione termonucleare e diventare delle stelle.

Planetario

In un planetario è possibile assistere a spettacoli divulgativi e educativi sull'astronomia e sul cielo stellato, oppure imparare la navigazione astronomica.

Rover

È un robot semi-autonomo che esplora la superficie di un altro pianeta nel nostro sistema solare.

Regolite

Nei pianeti terrestri del sistema solare, la regolite è lo strato di materiale sciolto e piccole rocce che ricoprono un solido strato interno di roccia chiamato roccia madre. I pianeti interni del sistema solare - Mercurio, Venere, Terra, Marte e pure alcune lune - posseggono uno strato di regolite.

Telerilevamento

Raccogliere informazioni su di un luogo o di un oggetto senza essere in diretto contatto con esso. Satelliti e sonde spaziali sono usate per acquisire informazioni sui pianeti del sistema solare ed i rover dispongono di strumenti e sensori utili per ottenere dati sui pianeti come Marte.

Satellite

Il termine satellite è spesso riferito a un satellite artificiale o a un satellite naturale in orbita attorno alla Terra, alla Luna o ad un altro pianeta. I satelliti artificiali sono usati per il telerilevamento o per le telecomunicazioni.

Museo della scienza/Centro scientifico

È un museo interattivo in cui i visitatori possono sperimentare ed esplorare i fenomeni naturali e scientifici.

Vento solare

È un tipo di radiazione elettromagnetica altamente energetica emessa dall'alta atmosfera del Sole. Può essere pericoloso per gli esseri umani nello spazio, guastare satelliti artificiali e perfino danneggiare le reti di distribuzione elettrica sulla Terra.

Sonda spaziale

È un veicolo spaziale senza equipaggio che viaggia attraverso lo spazio raccogliendo informazioni sul sistema solare.

Stella

È un corpo celeste composto da gas che produce luce ed energia attraverso una reazione nucleare. Le stelle sono probabilmente gli oggetti maggiormente riconoscibili nel cielo notturno. Astronomi e fisici stimano che una galassia tipica contiene fino a due miliardi di stelle.

Sole

È la stella più vicina alla Terra e il più massiccio corpo del nostro sistema solare. Il Sole è la più importante fonte energetica della vita terrestre.

Telescopio

È uno strumento ottico che consente di ricevere qualche tipo di radiazione elettromagnetica, come la luce visibile o le onde radio, che produce un'immagine o una descrizione dei corpi celesti. I telescopi ottici (sensibili alla luce visibile) sfruttano sistemi di specchi e lenti per permettere l'osservazione di pianeti lontani, stelle e galassie. I radiotelescopi sono invece sensibili ai raggi X o gamma e possono intercettare le radiazioni elettromagnetiche emesse dalle stelle, dalle galassie e perfino dai buchi neri.

3.3 Fisica e cinematica

Accelerazione

È il tasso di variazione della velocità di un oggetto. Nel Sistema Internazionale di unità di misura (SI), l'accelerazione è espressa in metri per secondo al quadrato (\(m \over s^2\)), nel sistema di misura imperiale è invece espressa in piedi per secondo quadrato (\(ft. \over s^2\)). L'accelerazione può essere lineare, se un oggetto si muove su di una retta aumentando e diminuendo la propria velocità, o non lineare, se un oggetto modifica la direzione del proprio moto.

Forza

È una grandezza fisica che si manifesta quando due o più corpi interagiscono. Si manifesta generalmente come una spinta o una trazione generata da fenomeni come la gravità, il magnetismo e che produce un'accelerazione in un corpo. L'unità di misura della forza adottata dal SI è il newton (\(N\)), nel sistema imperiale si usa invece la libbra (\(lb.\)).

Gravità

È la forza di attrazione reciproca che esiste tra due masse, corpi o particelle. La gravità non è solo quella esercitata dalla massa della Terra sugli oggetti. Essa esiste tra tutti gli oggetti, ovunque nell'universo. La gravità osservata sulla superficie di un pianeta dipende dalla sua dimensione, massa e densità.

Massa

È la misura della quantità di materia che costituisce un oggetto. La massa di un oggetto è indipendente dalla sua posizione nel sistema solare o nell'universo. L'unità ufficiale della massa nel SI (metrico) è il chilogrammo (\(kg\)), l'unità imperiale è invece lo slug (\(sl\), equivale a circa \(14.6 kg\)).

Microgravità

È la condizione di apparente assenza di peso che si sperimenta nei veicoli spaziali in orbita attorno alla Terra o altri pianeti. La microgravità si manifesta nel velivolo quando che si trova in caduta libera attorno al pianeta, anche se esso è ancora sotto l'influsso dell'attrazione gravitazionale terrestre.

Quantità di moto

È il prodotto tra la massa di un corpo e la sua velocità.

Sir Isaac Newton

Matematico, astronomo e fisico inglese le cui leggi del moto (detti anche principi di Newton) sono utili - tra le altre cose - per descrivere il moto di un razzo che decollando dalla Terra viaggi verso altre parti del sistema solare. Newton ha anche sviluppato delle teorie sulla gravità all'età di 23 anni.

Primo principio di Newton

"Un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso".

Ciò significa che qualsiasi cosa nell'universo - incluse le persone, i razzi, le palle da calcio e le rocce - manterrà il proprio stato di quiete o di moto a meno che non venga influenzato da una forza esterna. Questo principio è noto anche come principio d'inerzia o principio di Galileo.

Secondo principio di Newton

"L'accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale e ha la stessa direzione della forza netta agente su di esso, mentre è inversamente proporzionale alla sua massa".

La seconda legge scientifica di Newton descrive la relazione esistente tra la forza, la massa e l'accelerazione di un oggetto. Può essere espressa tramite una formula; la forza è il prodotto tra la massa e l'accelerazione (\(F=m \cdot a\)).

Terzo principio di Newton

"Per ogni forza che un corpo A esercita su di un altro corpo B, ne esiste istantaneamente un'altra uguale in modulo e direzione, ma opposta in verso, causata dal corpo B che agisce sul corpo A".

Il terzo principio (o principio di azione e reazione) definisce che per ogni azione nell'universo, esiste una corrispondente reazione opposta.

Gravità ridotta

La gravità osservata sulla superficie della Luna, di Marte o di altri corpi è inferiore a quella sulla Terra. Quando gli uomini si trovano sulla Luna o su di un pianeta la cui attrazione gravitazionale in superficie è inferiore a quella terrestre, si dice che essi sono in un ambiente a gravità ridotta o a bassa gravità.

Velocità scalare

È il tasso di cambiamento della posizione di un oggetto rispetto al tempo. La velocità esprime quanto spazio un oggetto in movimento percorre in un determinato tempo (ad esempio "dieci metri per secondo"). Nel SI la velocità è misurata in metri per secondo (\(m \over s\)).

Velocità vettoriale

Esprime la velocità e la direzione del moto di un oggetto. Ad esempio "10 metri al secondo verso nord".

Peso

È la misura della forza esercitata dalla gravità su di un oggetto. Nel SI l'unità di misura del peso è il newton (\(N\)), nel sistema imperiale la libbra (\(lb.\)).

3.4 Missilistica e astronautica

Propellente

È una sostanza utilizzata per la propulsione dei razzi. Produce una reazione chimica nel motore a razzo che genera una spinta. Kerosene ed idrogeno sono propellenti comunemente utilizzati per i motori a razzo.

Lancio

La fase del volo in cui il razzo lascia la superficie della Terra o di un altro pianeta è detta lancio.

Motore a razzo a combustibile liquido

È un razzo che possiede serbatoi separati che contengono il combustibile e il comburente che vengono combinati al momento della combustione per produrre la spinta.

Comburente

Un comburente è un qualche tipo di sostanza chimica che il combustibile ha bisogno per bruciare. La maggior parte delle combustioni, sulla Terra, utilizzano l'ossigeno abbondantemente disponibile nell'atmosfera come comburente. Nello spazio non vi è invece un'atmosfera e quindi i razzi per funzionare devono trasportare il proprio comburente.

Rientro

È la fase del volo di un razzo in cui esso ritorna sulla Terra o tenta l'atterraggio sulla superficie di un altro corpo planetario. Quando il veicolo attraversa l'atmosfera di un pianeta, può surriscaldarsi estremamente e quindi necessita di uno scudo protettivo per sopravvivere al rientro.

Razzo

Normalmente un grande veicolo cilindrico che viene lanciato nello spazio grazie ad un motore a razzo.

Motore a razzo

È un dispositivo che espelle massa - generalmente gas roventi prodotti dalla combustione del propellente - per creare una spinta che spinga un oggetto nel cielo o nello spazio esterno. Il funzionamento di un motore a razzo può essere spiegato dal terzo principio di Newton: il motore spinge i gas combusti, e i gas generano una forza opposta che spinge il motore e il veicolo. Non è necessario che il motore a razzo spinga sul suolo o sull'atmosfera per funzionare, funziona perfettamente anche nel vuoto dello spazio.

Pannello solare

Sono dispositivi capaci di assorbire la luce solare e convertirla in energia elettrica, i pannelli solari sono spesso usato per generare energia nei veicoli spaziali che operano in vicinanza del Sole perché costituiscono una fonte efficiente di energia rinnovabile.

Motore a razzo propellente solido

È un tipo di razzo che utilizza un carburante e un comburente miscelati insieme in forma di una materia solida relativamente stabile.

Capsula spaziale

È un veicolo spaziale con equipaggio umano. Possiede spesso una forma appiattita e viene ancorata ad un razzo per essere lanciata nello spazio esterno. Le capsule spaziali devono essere munite di un sistema di supporto vita di base, e sono spesso progettate per fungere anche da veicolo di rientro per riportare sulla terra l'equipaggio sano e salvo.

Stazione Spaziale Internazionale

È un insieme di moduli abitativi e di laboratori scientifici che orbita intorno alla Terra, o potenzialmente attorno ad altri pianeti. È concepito per ospitare esplorazioni ed esperimenti di lunga durata.

Velivolo, veicolo, apparecchio spaziale

Qualsiasi veicolo che sia in grado di viaggiare nello spazio.

Attività extraveicolare

È una passeggiata nello spazio, ossia quando un essere umano munito di una tuta spaziale si avventura nel vuoto spazio all'esterno del veicolo per lavorare o svolgere brevi esperimenti.

Spinta

La spinta è la forza che sposta un aeroplano o un razzo nell'aria e che muove un razzo nello spazio.

3.5 Supporto vitale e comunicazioni

Airlock, camera di equilibrio

È una camera a tenuta d'aria munita di due porte che permette ad una persona di uscire da un veicolo spaziale senza lasciar fuoriuscire l'aria.

ISRU

In-Situ Resource Utilization, o ISRU, è il principio di utilizzare materiale prelevato da un asteroide o da un pianeta per produrre beni necessari al supporto e al proseguimento di un'esplorazione spaziale. Un esempio potrebbe essere quello di utilizzare acqua trovata sulla Luna o su Marte per creare combustibile (idrogeno) e comburente (ossigeno) per alimentare i razzi.

Supporto vitale

Nell'esplorazione spaziale il supporto vitale è costituito da una serie di strumenti e macchine che consentono agli esseri umani di vivere lontano dalle risorse della terra, come acqua, aria e cibo.

Controllo missione

Un centro di controllo missione è una struttura sulla Terra che gestisce il volo di veicoli con e senza equipaggio mentre si trovano nello spazio esterno. I centri di controllo missione controllano ogni singolo aspetto del volo, inclusi il supporto vitale, la navigazione e le comunicazioni.

Cibo spaziale

È cibo concepito e preparato per i voli spaziali per assicurare che non causi malattie, che sia di facile preparazione e che non possa danneggiare l'equipaggiamento del veicolo. Gli specialisti della nutrizione cercano anche di rendere il cibo spaziale più appetitoso possibile perché è fondamentale che gli astronauti si nutrano a sufficienza.

Tuta spaziale

È una tuta pressurizzata che consente ad un essere umano di effettuare attività extraveicolari. Le tute spaziali devono contenere un robusto sistema di supporto vitale di base che fornisca aria da respirare, protezione da radiazioni e micrometeoriti, e un sistema per regolare la temperatura corporea.

Spinoff

Sono prodotti commerciali sviluppati grazie alla ricerca spaziale. Sono il risultato della creazione di tecnologie innovative inizialmente concepite unicamente per l'esplorazione scientifica che si rivelano poi utili anche sulla terra.

4 Risorse

4.1 Video

4.2 Siti web e articoli

4.3 Libri

  • Chasing Space (Young Readers' Edition), By Leland Melvin, Amistad (2017) ISBN-13: 978-0062665928
  • You Are the First Kid on Mars, By Patrick O'Brien, G.P. Putnam's Sons (2009) ISBN-13: 978-0399246340
  • Mission to Pluto: The First Visit to an Ice Dwarf and the Kuiper Belt, By Mary Kay Carson and Tom Uhlman, HMH Books (2017) ISBN-13: 978-0544416710
  • Chris Hadfield and the International Space Station, By Andrew Langley, Heinemann (2015) ISBN-13: 978-1484625224
  • Martian Outpost: The Challenges of Establishing a Human Settlement on Mars, By Erik Seedhouse, Praxis (2009) ISBN-13: 978-0387981901
  • Alien Volcanoes, By Rosaly M. C. Lopes, Johns Hopkins University Press (2008) ISBN-13: 978-0801886737
  • Welcome to Mars: Making a Home on the Red Planet, By Buzz Aldrin and Marianne Dyson, National Geographic Children's Books (2015) ISBN-13: 978-1426322068
  • Max Goes to the Space Station, By Jeffrey Bennett and Michael Carroll, Big Kid Science (2013) ISBN-13: 978-1937548285