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Costruisci il tuo Satellite Artificiale

Creato: 2016-03-10
Autore/i: Vivienne Kolman, UNAWE
Obiettivi

Scopri i satelliti artificiali: il loro aspetto, le orbite, le funzioni, e la loro importanza nella nostra vita quotidiana.

Obiettivi di apprendimento
  • Gli studenti saranno in grado di spiegare cosa sono i satelliti, che aspetto hanno, la loro funzione, e la loro importanza nella società. Gli studenti costruiranno il loro modellino di satellite per riconoscerne i componenti e le sfide di progettazione nella costruzione dei satelliti. *Gli studenti discuteranno dei punti di forza e di debolezza del loro modello di satellite e descriveranno l’importanza della costruzione di modelli
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Contesto

Che cos’é un satellite?

Un satellite é un oggetto (es., Luna, pianeta o macchina in orbita intorno ad un pianeta o ad una stella). Per esempio, la Terra é un satellite perché orbita intorno al Sole. Allo stesso modo, la Luna é un satellite perché orbita intorno alla Terra.

La Terra e la Luna sono esempi di satelliti naturali. In astronomia, il termine ‘satellite’ di solito si riferisce ad un macchinario lanciato nello spazio per descrivere un’orbita intorno alla Terra, o ad un altro oggetto spaziale. Ci sono migliaia di satelliti artificiali in orbita intorno alla Terra. Alcuni scattano foto della Terra per aiutare i meteorologi a prevedere il tempo e monitorare gli uragani, mentre altri scattano foto di altri pianeti, del Sole, dei buchi neri o di galassie lontane. Queste foto aiutano gli scienziati a comprendere meglio il nostro Sistema Solare e l’Universo.

Tuttavia, la maggioranza dei satelliti in orbita attorno alla Terra vengono utilizzati per la comunicazione, ad esempio per trasmettere i segnali televisivi e telefonici in tutto il mondo. Il Global Positioning System (GPS – Sistema di Posizionamento Globale), un fondamentale strumento di navigazione, é composto da una serie di più di 20 satelliti. Se hai un ricevitore GPS, questi satelliti riescono a determinare con esattezza la tua posizione.

Perché i Satelliti sono Importanti?

I satelliti riescono ad osservare contemporaneamente vaste zone della Terra. Questo consente loro di raccogliere più dati più velocemente rispetto agli strumenti a terra. I satelliti riescono anche ad osservare lo spazio meglio dei telescopi esistenti sulla superficie della Terra. Ciò é dovuto al fatto che orbitano al di sopra delle nuvole, della polvere e delle molecole presenti nell’atmosfera, che impediscono a determinate lunghezze d’onda di raggiungere il suolo.

I segnali televisi non andavano molto lontano prima dell’avvento dei satelliti. Essi viaggiavano su linee relativemente rette e deragliavano rapidamente nello spazio piuttosto che seguire la curva della Terra. Talvolta le montagne o i grattacieli li bloccavano. Anche telefonare in posti lontani era un problema. Posare cavi telefonici su lunghe distanze o sotto il mare é difficile e costoso. Con i satelliti, i segnali TV e le telefonate si possono inviare verso un satellite e quasi instantaneamente rimbalzano verso luoghi differenti sulla Terra.

Cosa sono le Parti di un Satellite?

I satelliti possono avere molte forme e dimensioni diverse. Di solito, essi hanno almeno due parti in comune, un’antenna e una fonte di energia. L’antenna spedisce e riceve informazioni, spesso da/per la Terra. La fonte di energia può essere un pannello solare o una batteria. I pannelli solari producono energia trasformando la luce solare in elettricità.

Molti satelliti trasportano a bordo telecamere e sensori scientifici. Talvolta questi strumenti puntano verso la Terra per raccogliere informazioni sul terreno, l’aria e l’acqua. Altre volte, si affacciano verso lo spazio per raccogliere dati dal nostro Sistema Solare e dall’Universo profondo.

Come fanno i Satelliti a percorrere un’Orbita intorno alla Terra?

La maggior parte dei satelliti sono lanciati nello spazio sui razzi. Un satellite é in orbita intorno alla Terra quando la sua velocità viene bilanciata dalla forza di gravità della Terra. Senza questo equilibrio, il satellite volerebbe in una linea relativamente diritta nello spazio, o ricadrebbe a Terra. I satelliti orbitano intorno alla Terra ad altezze differenti, velocità differenti, e lungo diversi percorsi. I due tipi di orbite più comuni sono quella ‘geostazionaria’ e quella ‘polare’.

Un satellite geostazionario viaggia da ovest ad est al di sopra dell’Equatore. Si muove nella stessa direzione e alla stessa velocità rispetto alla rotazione terrestre. Dalla Terra, un satellite geostazionario sembra immobile, perché é sempre al di sopra della stessa posizione. I satelliti in orbita polare viaggiano in direzione nord-sud, da un polo all’altro. Mentre la Terra ruota al di sotto, questi satelliti riescono a scansionare tutto il globo, una striscia alla volta.

Perché i Satelliti non si scontrano tra loro?

In effetti, può succedere. La NASA ed altre organizzazioni internazionali monitorano i satelliti presenti nello spazio. Le collisioni sono rare perché quando viene lanciato un satellite, viene posto in un’orbita specifica, per evitare altri satelliti. Ma le orbite possono cambiare con il passare del tempo. E le possibilità di uno scontro aumentano con l’aumentare del numero di satelliti lanciati nello spazio.

Nel febbraio 2009, due satelliti per le telecomunicazioni - uno americano e uno russo – si sono scontrati nello spazio. Tuttavia, si crede che sia la prima volta in cui due satelliti artificiali sono entrati accidentalmente in collisione.

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Materiali

Materiali (per ogni satellite): - cartoncino - rotolo di carta igienica - foglio di alluminio - carta colorata - filo di ferro - spedini - colla - nastro adesivo - forbici - bicchieri di plastica - bottoni o altri materiali decorativi Video: (facoltativi) - Amy’s Aviation: Cosa sono i satelliti?//youtu.be/54MSV2B399o - Parti di un Satellite http://sciencelearn.org.nz/Contexts/Satellites/Sci-Media/Video/Parts-of-a-satellite

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Descrizione completa

Miliardi di persone in tutto il mondo guardano la televisione, navigano su internet, utilizzano i telefoni cellulari, ed usano mappe o sistemi di navigazione. Spesso i satelliti sono coinvolti in tutti questi casi e svolgono un ruolo importante nelle vita quotidiana. Alla fine della lezione, gli studenti sapranno cosa sono i satelliti artificiali, qual’è il loro aspetto, le loro orbite, le loro funzioni, e quanti ce ne sono nello spazio. Alla fine dell’attività, gli studenti costruiranno un satellite e ne spiegheranno la funzione.

Fase 1:

Mostrate il video ‘Cosa sono i Satelliti?’//youtu.be/54MSV2B399o NOTA: Se non avete accesso al video, potete iniziare l’attività con la discussione dei temi tratti dalle informazioni generali.

Fase 2:

Incoraggiate gli studenti a formulare domande sui satelliti, e a condividerle con la classe. Non occorre rispondere a tutte le domande. L’insegnante può spiegare che il modo migliore per trovare le risposte consiste nel costruire un modellino di satellite.

Fase 3:

Parlare delle parti fondamentali di un satellite e mostrate il video ‘Parti di un Satellite’ http://sciencelearn.org.nz/Contexts/Satellites/Sci-Media/Video/Parts-of-a-satellite Sottolineate le parti più importanti: * Antenne e ricetrasmettitori: inviare e ricevere radiosegnali per e dalla Terra o da un altro satellite *Motori dei Razzi: per far muovere il satellite nello spazio, metterlo in orbita, o correggere la sua rotta; * Serbatoi del carburante: per immagazzinare il carburante necessario al razzo * Pannelli Solari: per produrre elettricità * Batterie: per accumulare l’elettricità generata * Computer di bordo: per fornire al satellite funzionalità di elaborazione

Fase 4:

Mostrate i seguenti esempi di satellite: * Telecomunicazioni, Artemis: Una rappresentazione artistica di Artemis. ARTEMIS (Advanced Relay and Technology Mission Satellite) trasporta tre carichi utili più un certo numero di esperimenti, testa e fa funzionare nuove techniche di telecomunicazione. * Ricerca, telescopio spaziale Hubble: questa illustrazione mostra il Telescopio Spaziale Hubble della NASA/ESA nella sua orbita, ad un’altezza di 600 chilometri al di sopra della Terra. * Satellite meteorologico, Metop: MetOp é una serie di tre satelliti meteorologici in orbita polare, gestiti dalla European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT – Organizzazione Europea per lo Sfruttamento dei Satelliti Meteorologici) * Satelliti per la Navigazione, GPS: il Global Positioning System (GPS – Sistema di Posizionamento Globale) è un sistema di navigazione basato sullo spazio che fornisce localizzazione e informazioni temporali in qualsiasi condizione meteorologica, in qualsiasi luogo sulla Terra o vicino alla Terra, dove ci sia una visuale senza ostruzioni di quattro o più satelliti GPS. Il sistema offre funzionalità essenziali agli utenti militari, civili e commerciali di tutto il mondo. Il governo statunitense ha creato questo sistema e lo gestisce, rendendolo accessibile gratuitamente a chiunque possieda un ricevitore GPS.

Fase 5:

Date ad ogni studente (o gruppo di studenti) materiali per costruire un satellite artificiale. Incoraggiate la creatività degli alunni. Spiegate loro che gli studenti devono decidere la funzione del satellite, l’aspetto e forma del satellite, e di che tipo di orbita necessita per adempiere alla sua funzione.

Fase 6:

Quando gli studenti avranno completato la costruzione dei satelliti, chiedete loro di presentarli a tutta la classe, spliegando i componenti, le funzioni, e l’utilizzo. Incoraggiate la discussione di classe ponendo domande. Suggeriamo alcune domande del docente come spunto di discussione: * Perché é utile costruire modelli? * Quali sono i pregi e i difetti di questo modello di satellite? * Quali aspetti di un satellite sono rappresentati bene dal modello, e cosa si può migliorare? * Cosa possiamo imparare da questo modello? * Come potremmo migliorarlo? * Quanto é importante per la società?

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Valutazione
  • Si richiede agli studenti di spiegare cosa sono i satelliti, quale sia il loro aspetto, la loro funzione, ed importanza nella società. Gli studenti riescono a costruire i loro modellini di satellite, e vengono incoraggiati a descrivere i vari componenti del loro satellite. *Gli studenti vengono invitati a discutere sul perché é utile costruire modelli.
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Programma didattico
Country Level Subject Exam Board Section
UK KS2: Year 5 Science - Earth and Space: the idea of the Earth's rotation.
UK KS2: Year 4 Science - Electricity: identify common appliances that run on electricity.
Informazioni aggiuntive

Informazioni Aggiuntive Che cos’è un Satellite? http://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-is-a-satellite-58.html Curiosità sui Satelliti per i Bambini: http://www.sciencekids.co.nz/sciencefacts/space/satellites.html

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Conclusione

Costruendo un satellite con l’utilizzo di materiali domestici, gli studenti imparano molto sui satelliti artificiali, sulle loro funzioni e la loro importanza sociale.

Altri Approfondimenti

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