الثلاثاء، 25 أكتوبر، 2016

بحث الفضاء

بحث الفضاء
خلفية علمية
تاريخ بحث الفضاء في أيّامنا
منذ بداية التاريخ وبنو البشر ينظرون إلى السماء ويبحثونها، لكن فقط منذ بداية القرن العشرين، مع الاكتشافات العلمية والتكنولوجية، طرأ تطوّر هائل في بحث الفضاء. اليوم يُطلقون آلات وحتّى أبناء بشر إلى خارج الغلاف الغازي للكرة الأرضية- لأهداف البحث ولأهداف أخرى: مدنية وعسكرية. بدأ السباق إلى الفضاء بعد الحرب العالمية الثانية من قبل المنتصرتين الكبيرتين في الحرب- الولايات المتّحدة والاتّحاد السوڤياتي. استثمرت الدولتان العظميان أموالاً طائلة في هذا المجال لاعتبارات تتعلّق بالمكانة والهيبة الدولية والمصالح السياسية. الاتّحاد السوڤياتي سبق الولايات المتّحدة، وفي سنة 1957 أطلق إلى الفضاء "سپوتنيك 1"، القمر الاصطناعي الأوّل في تاريخ البشرية، تلاه القمر الاصطناعي "سپوتنيك 2" وكانت كلبة داخله، وبعد سنوات أطلق سفينة فضائية داخلها رائد الفضاء يوري چچرين، الذي كان أوّل إنسان خرج إلى الفضاء ودار حول الكرة الأرضية. خلال أربعة أشهر، في بداية سنة 1958 أطلقت الولايات المتّحدة قمرها الاصطناعي الأوّل "إكسپلورر". بعد حوالي عشر سنوات كانت الأولى التي أنزلت سفينة فضائية على القمر أقلّت ثلاثة روّاد فضاء- نيل آرمسترونچ ومايكل كولينس وباز أولدرين. في 21 تمّوز 1969 سمعنا كلمات آرمسترونچ الشهيرة عندما داس القمر لأوّل مرّة- "إنّها خطوة صغيرة للإنسان، وقفزة هائلة للنوع البشري". منذ ذلك التاريخ تحافظ الولايات المتّحدة على مكانتها في طليعة الدول التي تعمل في بحث الفضاء، لكن اليوم هناك دول أخرى تخوض هذا المجال: روسيا، الاتّحاد الأوروبي، الصين.
(الدولة الثالثة في العالَم التي أرسلت إنسانًا إلى الفضاء)، اليابان والهند وغيرهما. الوكالات الرائدة في بحث الفضاء في الوقت الراهن هي: ناسا- وكالة الفضاء الأمريكية، وآسا- وكالة الفضاء الأوروبية، ووكالة الفضاء الروسية. انضمّت إسرائيل إلى "دول الفضاء" سنة 1988، عندما أطلقت بنفسها القمر الاصطناعي "أوفق 1".
التكنولوجيات التي يستغلّها بحث الفضاء
التلسكوب: التلسكوب هو جهاز يُستعمل لمشاهدة أجسام بسبب بُعدها تكون صغيرة جدًّا لا يمكن للعين رؤيتها. في القرن السادس عشر كان چاليليو چاليلي أوّل من استعمل التلسكوب لمشاهدات الفضاء. منذ القرن العشرين أدّى التطوّر التكنولوجي إلى اختراع تلسكوبات متطوّرة تعتمد على استقبال أمواج الراديو والأمواج الكهرومغناطيسية التي تنطلق من الأجسام المختلفة في الفضاء. إلاّ أنّ المعلومات التي توفّرها التلسكوبات الموجودة على الكرة الأرضية هي معلومات جزئية، لأنّ الغازات المختلفة وبخار الماء وبلّورات الجليد التي في الغلاف الغازي تمتصّ جزءًا من الأشعّة وتغيّر المعلومات التي تصل من الفضاء. للتغلّب على هذه المشاكل، ركّبوا تلسكوبات في بالونات وطائرات، وفي مرحلة لاحقة في صواريخ تمّ إطلاقها إلى الفضاء وبعد ذلك عادت إلى الغلاف الغازي. كان التطوّر الكبير عند إطلاق تلسكوب الفضاء هابِل سنة 1990. يدور تلسكوب هابِل حول الكرة الأرضية على ارتفاع 589 كم، وطوله 13 مترًا، ووزنه 12.5 طنّ، ويحوي مرآة قطرها 2.4 متر وفيه أجنحة خلوية تُستغلّ لاستيعاب الطاقة من الشمس. في سنوات عمل التلسكوب اكتُشفت عدّة أعطال، تمّ إصلاحها من قبل روّاد فضاء وصلوا إليه على متن مكوك فضائي. قام روّاد الفضاء لإصلاح التلسكوب بالسير في الفضاء وخرجوا خلاله من المكوك ونفّذوا الأعمال الضرورية. من المفروض أن يعمل تلسكوب هابِل حتّى سنة 2020.
منذ إطلاقه إلى الفضاء، أصبح تلسكوب الفضاء هابِل وسيلة بحث مركزية في مجالات علم الفضاء، ويزوّد صورًا كثيرة حادّة وواضحة لأجسام سماوية بعيدة- مجرّات وسديم كوني وكواكب. جزء من صور المجرّات البعيدة يتيح النظر إلى الزمن الماضي، لأنّ الأشعّة الضوئية من هذه المجرّات تصل إلينا بعد حوالي 13 مليار سنة منذ خروجها منها، وحسب ذلك تبيّن الصور المجرّات عندما كان الكون حديثًا. بحث المجرّات أثناء تكوّنها يوضّح لنا المراحل الأولى من تكوّن الكون.
بالإضافة إلى تلسكوب هابِل، هناك عدد آخر من تلسكوبات الفضاء الهامّة التي تبحث الكون بواسطة أنواع أشعّة مختلفة: تلسكوب الفضاء على اسم تشندرا، تلسكوب الفضاء كومپتون، تلسكوب الفضاء على اسم شپيتسر. تخطّط ناسا، وكالة الفضاء الأمريكية، إطلاق تلسكوب بصري آخر أكثر تطوّرًا من هابِل إلى مسار في الفضاء، يدعى على اسم جيمس، وتخطّط القيام بذلك سنة 2011.
السفينة الفضائية- اسم عامّ لكلّ ما يُطلق إلى الفضاء. هناك نوعان من السفن الفضائية- المأهولة، التي يطير فيها أشخاص وتتمّ إعادتها إلى الكرة الأرضية، وتلك غير المأهولة. يُطلق جزء من السفن الفضائية إلى غايات قريبة نسبيًا كالقمر والكوكب المريخ. القمر هو الجرم السماوي الوحيد الذي خطا عليه الإنسان، والمريخ هو الجرم السماوي الذي تتّجه نحوه جهود البحث لإرسال إنسان إليه. ويُطلق جزء من السفن الفضائية إلى مسافات هائلة- إلى الكواكب الأبعد. إلى حزام الكويكبات، إلى مذنّبات وإلى الشمس. تكون السفن الفضائية مزوّدة بمعدّات بحثية متنوّعة، بكاميرات متطوّرة وبشبكات اتّصال تنقل إلى الكرة الأرضية صورًا ومعطيات مختلفة.
المركبة الاستطلاعية- مركبة فضائية صغيرة غير مأهولة تُطلق لبحث الكواكب والقمر وأجسام أخرى في المجموعة الشمسية (وبضمنها الشمس نفسها). هناك مراكب استطلاعية هدفها العبور بجانب أجسام مختلفة في المجموعة الشمسية، وهناك مراكب استطلاعية معدّة للدخول إلى مسار حول كوكب معيّن أو الهبوط عليه، وهناك مراكب استطلاعية معدّة للاصطدام بكويكبات. تعتمد وسائل حركة المراكب الاستطلاعية على الطاقة الشمسية أو على محرّكات ذرّية أو على محرّكات أيونية وغير ذلك.
تُرسل المراكب الاستطلاعية إلى مهمّات بحثية مختلفة تشمل القياسات والتصوير وما شابه، وتكون مزوّدة بأجهزة علمية مختلفة، بكاميرات وبشبكات اتّصالات. تبثّ المراكب الاستطلاعية المعطيات التي تجمعها إلى محطّات استقبال في الكرة الأرضية، وبهذه الطريقة تُجمع معلومات كثيرة وهامّة عن المجموعة الشمسية. من ضمن اكتشافات المراكب الاستطلاعية أقمار جديدة وبحث الغلاف الغازي الذي يميّز الكواكب المختلفة. جزء منها أُرسل وهو يحمل معلومات عن موقع الكرة الأرضية، وذلك في حالة جُمعت من قبل حضارات متطوّرة. أُطلقت المراكب الاستطلاعية الأولى إلى القمر (حوالي ستّة مراكب استطلاعية)، وبعد ذلك إلى الزهرة وإلى بقية الكواكب باستثناء بلوتو.
القمر الاصطناعي- جهاز متطوّر يُدخَل إلى مسار حول الكرة الأرضية. هناك أنواع مختلفة من الأقمار الاصطناعية، يتبع جزء منها إلى وكالات فضائية لدول معيّنة وجزء آخر إلى شركات تجارية؛ جزء من الأقمار الاصطناعية تدور حول الكرة الأرضية في مسار يوثّق معطيات على امتداد مسار الدوران، وجزء منها يدور حول الكرة الأرضية بوتيرة دوران الكرة الأرضية حول نفسها بحيث تتواجد هذه الأقمار الاصطناعية دائمًا فوق نقطة واحدة. تُستعمل الأقمار الاصطناعية المختلفة لغايات كثيرة، منها نقل بثّ إعلامي (كالبثّ التلفزيوني والهاتف والتوجيه وما شابه)، ومعطيات للتنبّؤ بحالة الطقس ورسم الخرائط واكتشاف موارد طبيعية وغير ذلك.
المراكب الفضائية المأهولة- سفن فضائية تتيح لبني البشر المكوث فيها بواسطة أجهزة تحافظ على مستوى أوكسجين وضغط هواء سليم ودرجة حرارة وغذاء وماء ومراحيض وغيرها. بالإضافة إلى السفن الفضائية أبولو التي أرسلت بني بشر إلى القمر، يُستعمل اليوم نوعان من المراكب المأهولة- المكوك الفضائي والمحطّات الفضائية.
المكوك الفضائي هو مركبة فضائية معدّة للاستعمال المتكرّر، ويُطلق كالصاروخ ويمكنه الطيران إلى الفضاء والدوران حول الكرة الأرضية والهبوط عائدًا إلى الكرة الأرضية كالطائرة. المكوك الفضائي مكوّن من خلية للطاقم وخلية أمتعة ومنظومة محرّك. وكالة الفضاء الأمريكية، ناسا، بنت حتّى اليوم خمسة مكوكات فضائية عاملة، والتي نفذّت معًا أكثر من 120 طيران إلى الفضاء. يضمّ طاقم المكوك الفضائي عادةً رائدَي فضاء وحتّى 7 روّاد فضاء.
جاء اختراع المكوك الفضائي لإتاحة الفرصة لنقل معدّات وروّاد فضاء إلى المحطّات الفضائية الحالية وتلك التي ستُبنى في المستقبل. تعمل اليوم معظم المكوكات الفضائية في بناء محطّات فضائية دولية، في حين كان المكوك الفضائي "كولومبيا" الوحيد الذي استمرّ في العمل في البحث العلمي. احترق هذا المكوك الفضائي أثناء دخوله إلى الغلاف الغازي في شباط 2003، وأدّى إلى موت سبعة أفراد الطاقم الذي حمله (ومن بينهم إيلان رامون الإسرائيلي). تنوي ناسا وقف إطلاق جميع المكوكات الفضائية في سنة 2010 بعد إتمام بناء المحطّة الفضائية الدولية وبناء وسيلة طيران جديدة- السفينة الفضائية أوريون. ستكون هذه السفينة الفضائية مأهولة، وبخلاف المكوكات الفضائية سيكون استعمالها لمرّة واحدة باستثناء خلية المسافرين في السفينة الفضائية، التي سيكون بالإمكان تكرار استعمالها حتّى عشر مرّات. السفينة الفضائية أوريون ستكون آمنة أكثر وأرخص للإطلاق وتتمتّع بتكنولوجيات أحدث.
المحطّة الفضائية- مبنى يسبح في مسار دوران ثابت حول الكرة الأرضية لمدّة طويلة. تتيح المحطّة الفضائية إجراء أبحاث ومشاهدات خلال وقت طويل، وفحص التأثيرات المختلفة على الإنسان الذي يمكث في الفضاء. تُبنى المحطّة الفضائية لسكن الإنسان لفترة طويلة، لذلك تتضمّن وسائل مختلفة غايتها تزويد احتياجات سكّانها. روّاد الفضاء الذين يتناوبون كلّ عدّة أشهر يمكثون في المحطّة الفضائية ويجرون تجارب ومشاهدات كثيرة.
بُنيت المحطّات الفضائية الأولى من قبل الاتّحاد السوڤياتي، وبعده بنت الولايات المتّحدة محطّة فضائية واحدة. المحطّة الفضائية الدولية التي تُنشأ في هذه الأيّام تُبنى من أقسام تمّ إطلاق كلّ منها على حدة على مكوكات فضائية وتمّ تركيب هذه الأقسام من قبل طواقم من روّاد الفضاء. تتيح هذه الطريقة مرونة أكبر في العمل، كما وتوفّر الحاجة لمركبة إطلاق قوية واحدة، وتؤدّي إلى زمن حياة أطول للمحطّة الفضائية. المحطّة الفضائية الدولية هي المحطّة الوحيدة التي ما زالت في مسارها ويُتوقّع أن تكون جاهزة في سنة 2010.
الصعوبات التي تكمن في إطلاق المركبة الفضائية
إطلاق المركبات الفضائية هو مهمّة معقّدة بسبب كثرة المنظومات والأقسام التي ينبغي أن تواجه شروطًا صعبة، والعمل بصورة سليمة وبتنسيق كامل. الأعطال في عمل السفن الفضائية لا يمكن منعها وحتّى اليوم قُتل 21 رائد فضاء في إقلاع السفينة الفضائية أو في عودتها ومنهم الجنرال المتقاعد إيلان رامون، رائد الفضاء الإسرائيلي الذي قُتل في كارثة المكوك الفضائي كولومبيا.
نعدّد فيما يلي بعض المشاكل التي يجب التغلّب عليها لنجاح الإطلاق:
       على كلّ مركبة فضائية أن تتغلّب على قوّة الجاذبية والخروج من الغلاف الغازي إلى الفضاء، ومواجهة الشروط الصعبة التي تكمن في المكوث في الفضاء، وفي النهاية النجاح في العودة إلى سطح الأرض.
للخروج من الغلاف الغازي، يجب على المركبة الفضائية الوصول إلى سرعة انطلاق تبلغ 40000 كم/ الساعة، هذه السرعة ضرورية للتحرّر من قوّة جاذبية الكرة الأرضية. أثناء المكوث في الفضاء يجب على المركبة الفضائية الوصول إلى سرعة مسارية تبلغ
 29000 كم/ الساعة- هذه السرعة تحافظ على ألاّ تجذبها قوّة الجاذبية إلى الكرة الأرضية وتبقى في مسارها. للوصول إلى سُرَع عالية كهذه هناك حاجة لمركبة إطلاق قوّتها كبيرة. بعد وصول المركبة الفضائية إلى مسارها هناك حاجة لقوّة قليلة نسبيًا للتحكّم بمنظوماتها وتحريكها.
       الصعوبة المركزية في إعادة المركبة الفضائية هو الاحتكاك الكبير عند الدخول إلى الغلاف الغازي الذي ينتِج حرارة يمكنها صهر كلّ جسم مصنوع من المعدن. لهذا الغرض هناك حاجة لوجود واقيات من الحرارة في المركبة الفضائية. بالإضافة إلى ذلك يجب إبطاء سرعة المركبة إلى سرعة ملائمة وإدخالها إلى الغلاف الغازي بالزاوية الملائمة، وأحيانًا يجب استخدام مظلاّت كبح لإبطاء السرعة.
       المركبة الفضائية المأهولة يجب أن تزوّد روّاد الفضاء بكلّ الاحتياجات اللازمة للمكوث في شروط من الجاذبية المنخفضة جدًّا. تؤدّي هذه الشروط إلى أضرار جسدية كضمور العضلات وفقدان الكالسيوم من العظام. هناك أيضًا حاجة للتهيّؤ للتأثيرات النفسية التي تنبع من المكوث في حيّز صغير ومغلق مع أشخاص آخرين. كما يجب الحرص على توفير شروط بيئية أساسية كالهواء والماء والطعام ورقابة الأشعّة ودرجة الحرارة والتخلّص من النفايات.
       هناك مشكلة صعبة ولم يجدوا حلاًّ لها (حتّى اليوم) وهي وجود كمّية كبيرة من "النفايات الفضائية" في المسار حول الكرة الأرضية. هذه النفايات تشمل أقمارًا اصطناعية قديمة وأجزاء صواريخ إطلاق ونفايات من سفن فضائية مأهولة وغير ذلك. بسبب سرعة الحركة العالية، حتّى اصطدام المركبة الفضائية مع حبيبة صغيرة يمكن أن يضرّ بها ضررًا كبيرًا. بالإضافة إلى ذلك هناك التهديد الذي يكمن في سقوط كُتَل من "النفايات الفضائية" على الكرة الأرضية.
مساهمة بحث الفضاء في الحياة على سطح الكرة الأرضية
يساهم بحث الفضاء في تطوير العلم والبحث في مجالات كثيرة. أوّلاً وقبل كلّ شيء يجدر ذكر التطوّر العلمي في مجال بحث المجموعة الشمسية- القمر والكواكب والكويكبات والمذنّبات وغيرها. الاكتشافات الجديدة في هذا المجال كثيرة وهامّة منها اكتشاف كواكب وكواكب صغيرة جديدة، وأدلّة على وجود جليد على سطح المريخ واكتشاف ماء على القمر.
التكنولوجيات المعقّدة اللازمة لبحث الفضاء تساهم كثيرًا في التطوّرات التكنولوجية التي يستخدمها الإنسان، على سبيل المثال تطوير التلسكوبات البصرية والتلسكوبات التي تستوعب الأشعّة الكهرومغناطيسية يشكّل أساسًا لتطويرات في مجال الإلكترونيات والبصريات والأجهزة الطبّية؛ التطوير الواسع النطاق في استعمال الأقمار الاصطناعية التي تتحرّك في الفضاء وتجري مشاهدات على الكرة الأرضية أدّت إلى تطويرات في مجال الاتّصالات وترسيم الخرائط والتوجيه والتنبّؤ بحالة الطقس والتجسّس والمعلومات العسكرية، وكذلك في جمع معلومات عن ظواهر عالمية كمتابعة توسّع التصحّر وتوسّع أو تقلّص الثقب في الأوزون والتغيّرات في انتشار الكتل الجليدية.
كما ونذكر أنّ الاختراعات الكثيرة التي تمّت خلال تطوير تكنولوجيا بحث الفضاء يستعملها الإنسان في مجالات كثيرة، مثل: الموادّ المعقّدة ذات الصفات الخاصّة التي تمّ تطويرها لطلي السفن الفضائية لمواجهة الحرارة العالية، تُستعمل في صناعة إنتاج المعادن، هكذا تمّ تطوير التيفلون الذي يُستعمل لطلي الطناجر والمقالي، أو المعدّة التي تمّ تطويرها لروّاد الفضاء للتخلّص من إفرازاتهم خلال عملهم في الفضاء، يمكن أن يستعملها أيضًا المرضى الذين يمكثون في المستشفيات.
مستقبل بحث الفضاء
تُبذل في هذه الأيّام جهود لإنهاء بناء المحطّة الفضائية الدولية من خلال عمل مشترك بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الروسية وجهات أخرى. الغاية التالية هي إطلاق سفينة فضائية مأهولة إلى المريخ، إلاّ أنّ الطريق ما زال طويلاً.
يشدّد الكثير من الباحثين على الحاجة لاستغلال بحث الفضاء لحلّ المشاكل البيئية والاقتصادية الصعبة التي يعاني منها عالَمنا بشكل عامّ، وموضوع ارتفاع درجة الحرارة العالمية بشكل خاصّ، بواسطة تسجيل ومتابعة متواصلة لوضع الكرة الأرضية من الناحية البيئية بواسطة الأقمار الاصطناعية. يطوّرون اليوم نماذج مختلفة يمكنها التنبّؤ بالكوارث مسبقًا من خلال المعلومات التي تصلنا من الأقمار الاصطناعية.
وصف عملية التدريس
الموضوع الفرعي: بحث الفضاء يشمل معلومات عامّة للطرق المختلفة التي يوسّع بواسطتها الباحثون والعلماء معلوماتهم عن الفضاء. يهدف بحث الفضاء إلى توفير إجابة عن السؤال: من أين تأتي المعلومات؟ يتناول هذا الموضوع الفرعي أنواعًا مختلفة من تكنولوجيات بحث الفضاء من تلسكوبات على الكرة الأرضية وحتّى تلسكوب الفضاء هابِل، ومن الأقمار الاصطناعية التي تدور حول الكرة الأرضية وحتّى السفن الفضائية التي تصل إلى أطراف المجموعة الشمسية.
موضوع بحث الفضاء هو موضوع مثير للاستطلاع جدًّا تتناوله وسائل الإعلام وشبكة الإنترنت وهنا تعرض التكنولوجيات المختلفة لتشجيع التعلّم الأكثر تفصيلاً للأعمال الفضائية المختلفة.
يمكن تكريس دروس كثيرة لهذا الموضوع، لكن لعلمنا بالوقت المخصّص لموضوع علم الفلك كلّه، نقترح تكريس درسين لهذا الموضوع الفرعي. مدخل لبحث الفضاء يمكن أن يكون قصّة الجنرال المتقاعد المرحوم إيلان رامون، رائد الفضاء الإسرائيلي الذي كان أحد أفراد طاقم المكوك الفضائي كولومبيا.

الأفكار المركزية التي تنعكس في هذا الموضوع الفرعي
أربع الأفكار المركزية الأولى التي تنعكس في هذا الفصل الفرعي:
1.     يساهم بحث الفضاء للبشرية في زيادة المعرفة وفي التطوير التكنولوجي في مجال علم الفلك وكذلك في مجالات كثيرة أخرى (العلم والطبّ والمواصلات والأجهزة الإلكترونية وغيرها).
الموضوع الفرعي الذي يتعلّق ببحث الفضاء يشدّد على هذه الفكرة المركزية بالتفصيل.
2.     الكون لانهائي وتتحقّق فيه قوانين الفيزياء والرياضيات المعروفة لنا في الكرة الأرضية.
قوانين الفيزياء والرياضيات التي تنعكس هنا هي على سبيل المثال، سرعة الهروب اللازمة لخروج أجسام معيّنة من قوّة جاذبية الكرة الأرضية، سرعة المسار، الحلول التكنولوجية المختلفة (التي تشكّل تجديدات للحياة اليومية أيضًا)، المعدّات والتخطيط الخاصّ للعيش في جاذبية منخفضة في المهمّات الفضائية المأهولة.
3.     توجد في الكون هرمية للأجسام السماوية المنتظمة في مبانٍ ثابتة.
استطلاع المهمّات المختلفة- من الدوران حول الكرة الأرضية وحتّى المجرّات البعيدة في أنحاء الكون- يشدّد مرّة أخرى على هرمية الأجسام المختلفة.
4.     مقادير الأجسام السماوية والأبعاد والقوى والأزمنة في الكون هي هائلة ويصعب إدراكها من قبل الإنسان.
تنعكس هذه الفكرة في هذا الموضوع الفرعي بصورة واضحة من خلال فهم القيود والجهود اللازمة للأداء في الفضاء. ينعكس هنا أيضًا ضعف الإنسان وشروطه الخاصّة التي لا تمكّنه، على الأقلّ في الوقت الراهن، من الوصول إلى أبعد من القمر القريب منّا نسبيًا.
نفصّل إمكانيات تطوير المهارات في هذا الفصل الفرعي:
1.     أن يفرّق التلاميذ بين الحقيقة العلمية والانطباع الفطري والفوري- عند تناول هذا الموضوع يجب التشديد وتوضيح التفريق بين الخيال العلمي في مظاهره المختلفة (في الكتب والأفلام) وبين الحقائق العلمية.
2.     أن يطوّر التلاميذ مؤهّلات في المجالات التالية: الإدراك الحيّزي، التفكير الإبداعي، الخيال الذي يعتمد على معلومات مجرّدة، التفكير المنطقي والنقدي- في الأساس المهمّات 3،4،5.
3.     أن يكتسب التلاميذ مهارات لعرض المعلومات، وكذلك أن يطوّروا مؤهّلات معلوماتية في الموادّ المطبوعة والرقمية- في الأساس المهمّتان 2،6.
4.     أن يطوّر التلاميذ عادات عمل منهجية- في الأساس المهمّات 2،3،6.

اقتراح عملي لتنظيم التعلّم في هذا الفصل الفرعي
يثير هذا الموضوع الفرعي عادةً حبّ استطلاع لدى التلاميذ ويصادفونه بين المرّة والأخرى في وسائل الإعلام- إطلاق مكوك فضائي، برامج لبحث المريخ، تناوب روّاد الفضاء في محطّة فضائية، السير في الفضاء وغير ذلك. بالإضافة إلى ذلك تُثار بين المرّة والأخرى أسئلة تتناول سلّم أفضليات الاستغلال الصحيح للمبالغ المالية الطائلة التي تُستثمر في بحث الفضاء. بعد عرض المسار العامّ للطرق المختلفة لبحث الفضاء من الجدير تشجيع التلاميذ على مواكبة آخر المستجدّات في هذه المعلومات. موقع الإنترنت التابع لناسا، الذي يتضمّن أيضًا موقعًا للأطفال وقناة تلفزيونية، يمكن أن يساعد في المجال البصري حتّى لو كان التوجيه إلى هذه المواقع المكتوبة باللغة الإنجليزية إشكاليًا. نوصي بتوجيه التلاميذ إلى موقع باللغة العبرية (بعد المدرسة أيضًا) وهو الموقع الذي يتناول علم الفلك في موقع ynet. يمكن في هذا الموقع إيجاد معلومات كثيرة عن أحداث ككسوف الشمس وخسوف القمر وسقوك الشهب والكواكب التي يمكن رؤيتها من الكرة الأرضية المتعلّقة بجميع المواضيع المشمولة في موضوع الكون والمجموعة الشمسية. هناك موقع آخر يشمل معلومات عن جميع الأحداث الفلكية التي يمكن رؤيتها من إسرائيل وهو موقع هيلا- المركز الإسرائيلي للمعلومات الفلكية.
نوصي بتوجيه التلاميذ من خلال الفعاليات المرفقة إلى التعمّق في الموضوع في الأساس في العمل البيتي، وتكريس درس واحد في الصفّ للنقاش، وفي الدرس الثاني الاستماع من التلاميذ عن مكتشفاتهم في الموضوع.
الصعوبات المتوقّعة
المعلومات العلمية لطلاّب المدارس الإعدادية غير كافٍ لفهم عميق لمهمّات الفضاء المختلفة، لكن مع ذلك حبّ الاستطلاع والخيال والمعرفة القائمة تمكّن تعلّمًا هامًّا.
تظهر صعوبة أيضًا في إدراك الشروط الخاصّة للأشخاص الذين يطيرون إلى الفضاء- وضع الجاذبية الضعيفة جدًّا الذي لا نعرفه بتاتًا في الحياة اليومية. هناك تشابه، جزئي جدًّا، بين هذا الوضع والعيش داخل الماء (من ناحية التدبّر في الحيّز). تفصيل الخطوات التي يجب اتّخاذها للمكوث في الفضاء ليس مفهومًا ضمنًا، لأنّه يشمل بالإضافة إلى مسألة الجاذبية، الصعوبات النفسية وكلّ ما يحتاجه الإنسان- من الأوكسجين ورطوبة الهواء وحتّى المراحيض والتخلّص من النفايات. الحلّ هو محاولة تحديد هذه الاحتياجات من منطلق أنّه لا توجد أيّة طريقة لتزويد هذه الاحتياجات من الخارج أو إكمال ما ينقص من المركز الشرائي القريب.
هناك صعوبة أخرى في المعلومات الخاطئة التي لدى جزء من التلاميذ الذين اطّلعوا على الخيال العلمي في مظاهره المختلفة (في الكتب والأفلام وما شابه). الحلّ: عند تناول هذا الموضوع يجب التشديد وتوضيح الفرق بين الخيال العلمي بمظاهره المختلفة وبين الحقائق العلمية.


























أسئلة تقييمية
1.     اكتبوا ما معنى:
‌أ.      السرعة اللازمة للمركبة الفضائية للتحرّر من جاذبية الكرة الأرضية.
‌ب.    المبنى الذي يسبح في مسار دوران ثابت حول الكرة الأرضية لمدّة زمنية طويلة.
‌ج.     مركبة فضائية صغيرة غير مأهولة أُرسلت للبحث في المجموعة الشمسية.
‌د.      مركبة فضائية أُطلقت إلى مسار حول الكرة الأرضية.
‌ه.      جهاز يُستعمل لمشاهدة الأجسام التي بسبب بُعدها لا يمكن للعين رؤيتها.
‌و.     القمر الاصطناعي الأوّل في تاريخ الإنسان.
‌ز.     وكالة الفضاء الأمريكية.
2.     اقرأوا المقال الذي يُجمل مهمّات أبولو التي وصلت إلى القمر وفصّلوا أهمّ ثلاثة إنجازات لمهمّات أبولو حسب رأيكم. فسّروا إجابتكم.
3.     فصّلوا ثلاثة أعمال يصعب تنفيذها في شروط الجاذبية المنخفضة وثلاثة حلول لتنفيذ هذه الأعمال. بإمكانكم البحث عن موادّ في شبكة الإنترنت أو ابتكار حلول من عندكم بشرط أن تكون سارية من الناحية العلمية.
4.     اختاروا جسمًا سماويًا في المجموعة الشمسية واقترحوا مواضيع بحث تهمّكم. خطّطوا مهمّة مأهولة وَصِفوا المشاكل التي يجب عليكم التغلّب عليها في هذه المهمّة (البُعد، الشروط على الجسم السماوي، المعدّات وأداء المهمّة). لهذا الغرض- لستم مقيّدين من الناحية المالية لكن كلّ اقتراح يجب أن يلائم المعلومات العلمية.
5.     جزء من الأقمار الاصطناعية التي تدور حول الكرة الأرضية تلتقط صورًا لسطح الأرض وتوثّق التغيّرات التي تطرأ عليها. اقترحوا موضوعين للمتابعة (في المجال البيئي، الموارد الطبيعية، المناخ، السكّان، المجال العسكري وما شابه) وفصّلوا أيّة معلومات يمكن الحصول عليها من المتابعة وكيف يمكنها أن مساعدة البشرية ككلّ أو الجهات المعنية.
6.     ادخلوا إلى موقع "هَيَدْعان"، واختاروا أحد المقالات التي تتعلّق ببحث الفضاء، حضّروا بنية لتلخيص المقال ولخّصوا أهمّ المعلومات التي ترد فيه داخل البنية التي قمتم بتحضيرها.

إجابات للأسئلة التقييمية
1.     أ. سرعة الانطلاق؛ ب. المحطّة الفضائية؛ ج. مركبة استطلاعية؛ د. قمر اصطناعي؛ ه. تلسكوب؛ و. سپوتنيك؛ ز. ناسا.
2.     إنجازات مهمّات أبولو المفصّلة في المقال:
‌أ.      هبوط الإنسان على القمر كان أكبر إنجاز تكنولوجي في بحث الفضاء، إنجاز لم يحدث مرّة ثانية.
‌ب.    جلب روّاد الفضاء من القمر عيّنات من التربة، كما ووضعوا أجهزة على سطحه تزوّد معلومات عن صفاته وحقله المغناطيسي ودرجة الحرارة على سطحه.
‌ج.     في أعقاب مهمّات أبولو علمنا أنّ القمر ميّت من الناحية الجيولوجية، ولا يوجد له غلاف غازي ولا يوجد على سطحه ماء سائل.
‌د.      أدّت مكتشفات أبولو إلى الفرضية الرابعة بالنسبة للطريقة التي تكوّن بها القمر- الفرضية بأنّ القمر تكوّن نتيجة اصطدام جسم بحجم المريخ بالكرة الأرضية.
‌ه.      كانت مهمّات أبولو حلبة مواجهة في الحرب الباردة بين الولايات المتّحدة والاتّحاد السوڤياتي، وتحدّد فيها أنّ الولايات المتّحدة هي الدولة العظمى الأهمّ وعمليًا الوحيدة.
‌و.     حدثت حملات أبولو في فترة صعبة للولايات المتّحدة من الناحية العسكرية (حرب ڤيتنام) وكذلك من الناحية الاقتصادية وتوجيه اهتمام الشعب الأمريكي إلى الفضاء خفّفت من الضغط الكبير على الإدارة الأمريكية.
‌ز.     دفعت مهمّات أبولو وحفّزت بحث الفضاء وتطوير تكنولوجيات مختلفة تخدمنا في الحياة اليومية.
‌ح.     شكّلت مهمّات أبولو ثورة في الاستجابة لحبّ الاستطلاع البشري، ومنذ ذلك الحين طرأ ازدياد كبير على الدراسات العلمية في الولايات المتّحدة بشكل خاصّ وفي العالَم بشكل عامّ.
يجب على التلاميذ عرض ثلاثة إنجازات حسب اختيارهم مع تعليل اختيارهم. 
3.     أحيانًا يمتلك التلاميذ قدرة على ترجمة الصعوبة إلى أعمال متنوّعة، ويجب فحص إذا كانت إجابتهم تشمل فهمًا لوضع الجاذبية المنخفضة. في موضوع الحلول يجب فحص التفكير الإبداعي وبشرط أنّه يحلّ المشكلة. أمثلة لأعمال يصعب أداؤها في الجاذبية المنخفضة وحلول لها: (إنّها مجرّد أمثلة)
‌أ.      الأكل- يطير الطعام في الهواء ولا يصل إلى الفم. الحلّ- رزم يمكن امتصاص الأكل منها أو طعام جافّ يمكن ترطيبه "ولصقه" بكفّ اليد.
‌ب.    الاستحمام- الماء لا يجري وإنّما يتناثر قطرات. الحلّ- الاستحمام بواسطة مناشف منقوعة بمادّة تنظيف وتعقيم.
‌ج.     النوم- يصعب النوم حائمين في الفضاء. الحلّ- ما يشبه أكياس النوم المغلقة التي تلتصق بجدار السفينة الفضائية.
‌د.      المحافظة على أغراض تحوم في الهواء- ربط الأغراض بالطاولة أو بأيّ غرض ثابت في السفينة الفضائية.
‌ه.      التخلّص من الإفرازات- مشكلة... الحلّ- أجهزة تمتصّ ما يجب امتصاصه وتجمعه في رزمة مغلقة.
‌و.     الإضرار بالعظام والعضلات. الحلّ- لائحة طعام متوازنة يضعها مختصّو التغذية، تكون غنية بالكالسيوم وبموادّ أخرى والقيام بنشاطات بدنية.
‌ز.     أداء الأعمال أثناء السير في الفضاء. الحلّ- كلّ أداة أو جهاز مربوط ببدلة الفضاء، يد خاصّة تمكّن المسك القوي.
4.     أيّ جسم في المجموعة الشمسية يلائم المهمّة لأنّ خارج المجموعة الشمسية هناك حاجة لأجيال كثيرة من روّاد الفضاء. أمثلة لمهمّات: البحث عن الحديد على المريخ، فحص الغلاف الغازي للمشتري، البحث عن الماء على أحد أقمار كوكب معيّن وغيرها. في وصف المهمّة هناك حاجة لتوفير حلول علمية (حتّى إذا لم تكن متوفّرة في الوقت الحاضر)، مثلاً بناء سفينة فضائية مغلّفة بمادّة تقي من الأشعّة الكونية/ درجات الحرارة العالية جدًّا أو المنخفضة جدًّا/ الأشعّة الكهرومغناطيسية/ الموادّ السامّة. يمكن حلّ مشكلة الطعام عن طريق بناء دفيئة لزراعة نباتات للأكل داخل السفينة الفضائية ومشكلة الوقود بواسطة استغلال الطاقة الشمسية بأنواعها وغير ذلك.
5.     مواضيع مختلفة يمكن متابعتها بواسطة الأقمار الاصطناعية:
‌أ.      توثيق ذوبان الكتل الجليدية في منطقة معيّنة على الكرة الأرضية. يساعد ذلك العاملين في ارتفاع درجة الحرارة العالمية في توثيق نطاق الذوبان، وإضافة هذه المعطيات لحساب التنبّؤات في موضوع ارتفاع درجة الحرارة العالمية.
‌ب.    توثيق مناطق قطع أشجار الغابات. يساعد ذلك الحكومات أو الجهات التي تعمل على حفظ الغابات في توثيق مناطق الغابات التي تُقطع أشجارها بطريقة غير شرعية. ويساعد المخطّطين في تحديد وقف قطع الأشجار.
‌ج.     ترسيم منظومة تصريف الأنهر والوديان في منطقة واسعة. يساعد ذلك مخطّطي شبكات المياه في الأساس في المناطق الفقيرة بالرواسب الجوّية.
‌د.      توثيق المناطق التي تمرّ بعملية التصحّر وتتعرّض للجفاف. يساعد ذلك في رصد المناطق المعرّضة لخطر التصحّر وتوفير الحلول.
‌ه.      توثيق حركات الجيوش. يساعد ذلك المؤسّسات الدولية أو جيوشًا معيّنة في توثيق العمليات العسكرية المعادية.
‌و.     توثيق بناء المنشآت النووية. يساعد ذلك في الكشف عن المنشآت النووية التي تُبنى بخلاف تعليمات اللجان الدولية والمنظّمات الدولية أو الحكومية.
6.     مثال لتلخيص معلومات من مقال في بنية لعرض المعلومات
من الجدير ذكره أنّ هذا المثال يبيّن أنّ إمكانيات تلخيص المقال متنوّعة. اخترنا هنا إعطاء مثال لتلخيص جانب واحد من المعلومات. يمكن تلخيص نفس المقال بطرق مختلفة. اخترنا المقال:
الخشية من النفايات الفضائية أدّت إلى إنذار في المحطّة الفضائية هذا الصباح/ آڤي بليزوڤسكي، 7 تشرين الثاني 2009






عندما                         عندما                  عندما                  عندما

         
     













جدول ترسيم فعاليات العدّة لتقييم الموضوع الفرعي: المجموعة الشمسية ومركّباتها
درجات الصعوبة: صعب، متوسّط، سهل

رقم السؤال التقييمي  موضوع السؤال      نوع السؤال   درجة الصعوبة       مهارة التفكير  ملاحظات
1      تكنولوجيات الفضاء  مفتوح سهل   معرفة هذه المهمّات ومثيلاتها هي طريقة جيّدة لفحص مدى اطّلاع التلاميذ على المعلومات المشمولة في هذا المجال.
2      مهمّات أبولو  مفتوح صعب تحليل، تركيب، تقييم هذه فعالية إثراء، ويفضّل توجيه التلاميذ المعنيين إلى هذه الفعالية.
3      شروط الجاذبية الضعيفة     مفتوح متوسّط تفكير علمي إبداعي   من المهمّ فحص إجابات التلاميذ جيّدًا وفحص أنّها ليست محض خيال وإنّما أبداع يعتمد على حقائق علمية.

4      البحث في المجموعة الشمسية        مفتوح متوسّط تفكير علمي إبداعي  
5      معلومات من الأقمار الاصطناعية   مفتوح متوسّط تفكير علمي إبداعي  
6      تجديدات في بحث الفضاء    مفتوح صعب تحليل معلومات وعرض معلومات في بنية يمكن من البنى المختلفة التي يحضّرها التلاميذ تطوير مهارة تحليل المعلومات وعرضها بمستوى عالٍ جدًّا، لكون الإمكانيات لذلك متنوّعة وكثيرة، ويمكن فحص بدائل صحيحة عن طريق المقارنة بين الحقائق. انتبهوا إلى المثال الذي قدّمناه في الإجابة عن هذه الفعالية.


ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق