Actividad pegagógica del proyecto de aula en ciencias naturales desarrolado por Jainer Rada Bolivar

1. Misión Rosetta
Invitaciones Pedagógicas
Después de 10 años y 5.000.000.000 km de viajar a través del espacio, Rosetta está a punto de aterrizar sobre un cometa de 5 kilómetros con 100 m de precisión. Es similar a lanzar una pelota de 1 mm de diámetro de la Tierra en una gran diana de 20 cm colocada en la Luna dentro de una tolerancia de 0,5 cm.
Este increíble rendimiento merece investigaciones pedagógicas (luz, onda, la gravitación, matemáticas, energía...)
Glosario :
Cometa: Pequeño cuerpo helado del Sistema Solar. Algunos de ellos con una órbita sumamente elíptica pasan cerca del Sol. A medida que el cometa se calienta, partes de él se subliman mostrando una atmósfera visible o coma. La palabra cometa viene del griego antiguo komêtês.
67P/Churyumov–Gerasimenko: Nombre del cometa visitado por Rosetta. Vamos a llamarlo « Chury ». Chury fue descubierto por Klim Churyumov y Svetlana Gerasimenko en septiembre de 1969.
Rosetta: ESA (Agencia europea espacial) nave espacial lanzada en marzo de 2004 por el cohete Ariane 5. Misión: sobrevuelo del asteroide (Steins y Lutetia), el estudio detallado de cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko tanto con un orbitador y un módulo de aterrizaje.
Philae: módulo de aterrizaje de 100 kg que dispuso a separarse de la sonda Rosetta el 12 de noviembre de 2014. Philae está diseñado para aterrizar en 67P / Churyumov- Gerasimenko con 10 instrumentos.
albedo: es el porcentaje de radiación que cualquier superficie refleja respecto a la radiación que incide sobre la misma. Las superficies claras tienen valores de albedo superiores a las oscuras, y las brillantes más que las mates. El albedo medio de la Tierra es del 37-39% de la radiación que proviene del Sol.
a.u. : Unidad Astronómica = distancia Tierra - Sol – 150 millones de km (1.5 .1011 m)
Jainer Rada Bolívar

2. Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko
Chury en comparación con Mahattan –No esférica del todo
Trayectoria entre Júpiter y Marte
Source: ESA Jainer Rada Bolívar

3. 67P/Churyumov-Gerasimenko en números
• 2 km a 5 km objeto no esférico
• 1.1013 kg (Masa de la Tierra : 6.1024 kg)
• 400 kg/m3 (densidad es de 0.4) ¡Chury flota en el agua!
• Periodic de 6.5 años
• Velocidad en el perihelio : 34 km/s
• Velocidad en el afelio : 7.5 km/s
• Velocidad al encuentro con Rosetta : 18 km/s
• Temperatura: -70°C
• Albedo 4 %. Muy oscuro. Como carbón. Albedo de la luna es 7 %
Ordenamiento Astronomico
• 5.000.000.000 km : Distancia recorrida por Rosetta antes de encuentro (5.109 km = 30 a.u. = 15 regreso Tierra – Sol)
• 750.000.000 km : Distancia al Sol en noviembre 2014 = 5 a.u.
• 10 años: Duración de la misión desde su lanzamiento.
• 1 Billón de Euros € : Presio de la misión.
• Gravedad en Chury ≈ 10-4 m.s-2 (Tierra : 9.8 m.s-2 es 100.000 veces más)
• 7h : Duración de la caída libre de Philae cuando separó de Rosetta a 20 km de altitud. Tal caída libre sería de 3 minutos de duración en la Tierra (sin fricción)
• 65.000 km/h (18 km/s) : Chury y Rosetta velocidad de encuentro en comparación con una bala de pistola que está a unos 3000 km/h)
• Velocidad de escape ≈ 1 m.s-1 (un salto leve podría ponerlo en órbita alrededor del cometa)
Cronología
• 1969 : El cometa es descubierto por Klim Churyumov y Svetlana Guerasimenko
• 1993 : ESA decide la misión de Rosetta (al principio con otro cometa)
• 2004 : Lanzamiento de Rosetta con el cohete Ariane 5
• 2008 : Steins sobrevuela el asteroide
• 2010 : Lutetia sobrevuela el asteroide
• 2011 : Sonda Rosetta se pone en modo de hibernación durante 31 meses
• Enero del 2014: Rosetta se saca del modo de hibernación.
• Marzo del 2014 : Módulo de aterrizaje de Philae se saca del modo de hibernación
• Noviembre del 2014 : Philae aterriza en el 67P / Churyumov-Gerasimenko Jainer Rada Bolívar

4. • Agosto del 2015 : Cometa en el perihelio (punto cercano al sol = máximo desgasificación)
• Diciembre del 2015 : fin de la misión
Escenario pedagógico
Nivel: Educación media secundaria (9°) y media vocacional (10° y 11°)
Velocidad de la luz :
• ¿Cómo enviar y recibir información y pedidos a / de Rosetta de control en tierra? Las ondas de radio.
http://www.edumedia-sciences.com/en/a189-electromagnetic-spectrum
• ¿Podemos pilotar Rosetta y Philae de la Tierra a controlar el aterrizaje de Philae por ejemplo? No, señales electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz. 30 minutos de retraso se aplicará como resultado de una 600.000.000 km de distancia entre Rosetta y la Tierra. No hay comunicaciones en tiempo inmediatos / reales son posibles.
Masa, densidad :
• ¿Cómo ahora nos enteramos de la masa de un cometa? Buena pregunta. Parece ley de gravitación lo hace fácil pero no lo es. Kepler en su tercera ley 푎푎3 푇푇2=퐺퐺퐺퐺 4휋휋2 enlaza período "T" y semieje mayor "a de la elipse del cometa con la masa M del Sol. No tenemos información del objeto en órbita, y los ingenieros no sabían muy bien esta masa antes de llegar cerca de ella. La tercera ley de Kepler sería de ayuda si Chury tenía un satélite en órbita alrededor. Trayectoria de este satélite (as, Ts) revelaría la masa del Chury según 푎푎푠푠 3 푇푇푠푠 2=퐺퐺퐺퐺 4휋휋2 pero Chury tiene ningún satélite... bueno... ahora tiene Rosetta. Las observaciones del movimiento de Rosetta indican ahora una masa de 1013 kg y una gravedad entre 10-4 and 10-3 m.s-2.
• ¿Qué pasa con la densidad? El volumen se calcula fácilmente a partir de teledetección y la densidad se descubrió: 0.47 (tons/m3) que es 10 veces más débil que la densidad de la Tierra o la Luna. Es la mitad de la densidad del agua por lo 67P sería flotar en el agua. Flotar o hundirse es una cuestión de densidad.
http://www.edumedia- sciences.com/en/a459-sink-or-float
Jainer Rada Bolívar

5. Gravitación :
No hay que confundir el peso y la masa!
http://www.edumedia-sciences.com/en/v41- weight-and-mass
• Campo de gravedad de la cometa es 100.000 veces más débil que en la Tierra. ¿Importa? Tal campo gravitacional débil hace que sea difícil mantenerse en órbita alrededor de 67P. Velocidad de Rosetta tiene que ser precisa para permanecer en órbita o sería escapar de la atracción de la cereza. Como resultado, también es muy difícil a la tierra. Nadie sabe lo que la superficie de un cometa es como. Demasiado suave o fudgy y Philae se hundirá. Demasiado duro y Philae podría rebotar. Es por ello que los ingenieros han diseñado arpones para evitar que el lander de rebotes en el espacio
• Averigüe la velocidad de escape de 67P / Churyumov-Gerasimenko. Vamos a considerar el cometa como una esfera de radio perfecto de 2, con 1013 kg de masa. La siguiente fórmula es fácil determinar: 푉푉푒푒=ට2퐺퐺퐺퐺 푅푅=0,7 푚푚∙푠푠−1
El valor es cercano a 1 m.s-1. It is 11 km.s-1 en la Tierra. Esta es la razón por lo que necesita un potente cohete para escapar de la atracción gravitatoria de la Tierra. ¡Pero en Chury, una buena flexión / extensión de las rodillas podría ser suficiente!
Considerando que la gravedad g = 10-4 m.s-2 es constante alrededor de los 20 km de 67P
(lo cual es completamente falso!) cuánto tiempo le toma a Philae (100 kg) en llegar al suelo una vez liberado sin velocidad inicial de Rosetta? La aplicación de ley del movimiento de Newton, encontramos 푧푧=12푔푔푡푡2, que conducen a una caída libre 5h30.
Pero el cálculo exacto es fácil de hacer en el caso de un objeto esférico, teniendo en cuenta que g depende de la altitud 푧푧. Por lo tanto, se requiere el cálculo integral. El valor real es de 7h largo incluyendo una velocidad inicial de 0,7 m.s-1.
Astronomía:
• ¿Qué es un cometa? Hay muchos documentos sobre este tema.
• ¿Por qué elegir a aterrizar en un cometa? Los cometas probablemente se mantienen sin cambios desde sus formaciones de hace 4,6 millones de años. Así que el estudio de su composición y comportamiento debe proporcionar pistas sobre las condiciones que existían en el nacimiento del sistema solar.
• El ángulo de 67P / Churyumov-Gerasimenko es sólo el 7 ° con la eclíptica. ¿Son todos los cometas como éste? No. Los cometas provienen principalmente de dos fuentes: la nube de Oort, que es una esfera que rodea al Sistema Solar en todas direcciones y, más cerca de nosotros, la Kuiperbelt que es más como un disco alineado con la eclíptica. Los científicos concluyen que el origen de 67P / Churyumov-Gerasimenko es probable que sea en el cinturón de Kuiper en lugar de la nube de Oort: http://www.solarviews.com/browse/comet/kuiper3.jpg Jainer Rada Bolívar

6. • ¿Cuál es la trayectoria de un cometa? Elipse o parábola.
https://www.edumedia-sciences.com/en/a243-kepler-s-laws
• ¿Tiene todos los cometas tienen una forma de coma? Coma se forma cuando el cometa pasa cerca del Sol Calienta, y partes de ella subliman. Es la razón por qué el encuentro de Rosetta se encuentra tan lejos. Philae no pudo aterrizar sobre un cometa activo.
• ¿Por qué los cometas no son objetos esféricos como estrellas o planetas? Cuanto mayor sea el objeto, más fuerte es su campo gravitatorio. Las montañas podrían llegar a ser demasiado pesadas y no pueden estar en la superficie. Puesto que la gravedad tira hacia el centro del planeta o estrella, todo se tira hacia abajo en una forma más o menos esférica. La gravedad es demasiado bajo en pequeños objetos como cometas o asteroides.
Tecnología espacial:
• ¿Cómo lanzar una nave espacial o un satélite? Se necesita un cohete para escapar de la gravedad de la Tierra.
https://www.edumedia-sciences.com/en/a61-rocket
• ¿Cómo vuela la nave hasta su destino final? Naves espaciales tienen sus propios motores, pero para la misión de larga distancia, que necesitan ahorrar carburante y puede necesitar asistencia gravitacional. La "asistencia" se proporciona por el movimiento de un planeta, ya que tira de la nave espacial.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Assistance_gravitationnelle#mediaviewer/File:Swingby_acc
_anim.gif.
Rosetta ha hecho esto 4 veces como se puede ver en el vídeo a continuación resume el viaje de 10 años. Las catapultas gravitatorias son visibles a los 4 segundos (Tierra asiste), 12 segundos (Marte asiste), 14 segundos (Tierra asiste), 21 segundos (Tierra asiste).
http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2014/01/Chasing_a_comet
• ¿Cómo acelerar en el espacio vacío? Principio de Acción / Reacción
http://www.edumedia-sciences.com/en/a463-action-reaction-principle .
El problema es que para expulsar la masa, que lleva inicialmente con. La empresa de lanzamiento no puede apreciar esto ya que la masa suplementaria no está bien vista a bordo y se debe priorizar en los instrumentos científicos porque esto es el objetivo principal de la misión.
• ¿Instrumentos? Cerca de 20 instrumentos, incluyendo cámaras (todos de longitud de onda), espectrómetros de masas, sismógrafo
• ¿Cuál es la fuente de energía para todos estos instrumentos? Sin reabastecimiento disponible. Las naves espaciales que operan en el interior del sistema solar por lo general se basan en el uso de paneles solares fotovoltaicos para obtener electricidad a partir de la luz solar. Tenga en cuenta que la disminución de la Jainer Rada Bolívar

7. energía solar de acuerdo con la distancia al sol. Rosetta es 750,106 kilometros de distancia desde el Sol, que es 5 veces la distancia de la Tierra. Por lo tanto, la energía solar recibida por un panel fotovoltaico o Rosetta es 25 veces menor que el panel similar colocado en la Tierra (150,106 kilómetros al Sol).
Otros proyectos se podrían llevar en Química, matemáticas... pero vamos a detenernos por ahora. De tener tiempo, podemos acercarse a todos estos temas dentro de un gran proyecto de aula: «Vamos a gestionar el aterrizaje de una nave espacial en un cometa»
• ¿Qué es un cometa?
• ¿Por qué ir allí?
• ¿Qué no olvidar antes de salir de la Tierra?
• ¿Cómo escapar de la atracción gravitacional de la Tierra?
• ¿Cómo va a localizar el control desde Tierra a la nave espacial?
• ¿Cómo ajusta su trayectoria en el espacio?
• ¿Cómo ahorra energía?
• ¿Cómo comunicarse dentro del espacio profundo?
• ¿Cuándo aterrizar en el cometa?
• ¿Qué es un buen punto de aterrizaje? ¿Cómo te encontrarías cuando te descubres sólo en la geografía real del cometa?
• ¿Podrías salir en un cometa?
Evocando nombres: Rosetta, Philae, Agilkia ?
Todos estos términos se refieren al antiguo Egipto. Champollion (francés) publicó la primera traducción de los jeroglíficos de Rosetta Stone en 1822. La piedra Rosetta es una estela de origen egipcio con un decreto en tres escrituras. Uno de ellos era jeroglíficos. También estudió las inscripciones egipcias del obelisco de Philae (isla en el río Nilo).
Wikipedia: "La sonda lleva el nombre de la Piedra de Rosetta, una estela de origen egipcio con un decreto en tres escrituras. El módulo de aterrizaje lleva el nombre del Nilo isla de Philae, donde un obelisco fue descubierto con inscripciones griegas y egipcias. Una comparación de los jeroglíficos de la Piedra Rosetta y el obelisco catalizado el desciframiento de la escritura egipcia. Del mismo modo, se espera que estas naves se traducirá en una mejor comprensión de los cometas y los inicios del Sistema Solar. En una analogía más directo a su homónimo de la nave espacial Rosetta también lleva una aleación de níquel disco Rosetta micro-grabado donado por la Fundación Long Now inscrita con 13.000 páginas de texto en 1.200 idiomas diferentes”.
Rosetta es también un símbolo mineral (estela) recordando el carácter mineral de un cometa.
El descifrar los jeroglíficos abrió una puerta para entender la civilización antigua de Egipto. Jainer Rada Bolívar

8. "Descifrar" los materiales del cometa abre una puerta para entender la formación del sistema solar. Los cometas supuestos como los "planetesimales" implicados en la formación planetas como la Tierra.
El lugar de aterrizaje de Philae en el cometa 67P / Churyumov Gerasimenko ha sido nombrado Agilkia después de la Isla Agilkia en el río Nilo. Isla de Philae se ha inundado en los años 70 después de la construcción de la presa de Asuán. El antiguo complejo del templo de Philae fue desmantelado y se trasladó a la isla de Agilkia.
Complejo Philae finalmente establecerse en la isla Argilkia. En referencia a esto, Philae lugar de aterrizaje se supone que es la toma de contacto en Argilkia sitio.
Bibliografía
CNES website : http://www.rosetta-cnes.fr/rosetta/index.html
Datos en tiempo real : http://www.livecometdata.com/comets/67p-churyumov-gerasimenko/ Mapa en tiempo real “Where is Rosetta”: http://sci.esa.int/where_is_rosetta/
Presentación Pierre Thomas (francés) http://planet-terre.ens- lyon.fr/planetterre/objets/Images/Rosetta-Chury/Rosetta-Chury.pdf Jainer Rada Bolívar