Kocke u svemiru

Učenici Gimnazije iz Bosanske Krupe otvorili su kockicu koja je doletjela direktno iz NASA-inog balona!

Ove godine eksperimenti iz cijeloga svijeta lansirani su u svemir raketom (NASA Wallops Flight Facility) sa otoka Wallops, Virginia, krajem juna 2019, te stratosferskim balonom  (NASA Columbia Scientific Balloon Object) iz Fort Sumnera, New Mexico, krajem ljeta 2019. godine. Svake godine stignu deseci hiljada prijedloga iz cijelog svijeta za program Kocke u svemiru (od 2014. više od 21000 učenica i učenika iz 73 zemlje svijeta poslalo je svoje ideje). Cubes in Space vodi Idoodledu.inc partner NASA-e.

Među njima je bila i kockica učenika/ca JU Opća gimnazija “Bosanska Krupa”, kao prvi eksperiment koji je iz Bosne i Hercegovine lansiran pravim NASA-inim letjelicama u visine!

Donosimo vam ekskluzivne fotografije otvaranja kockice i početka analize eksperimenta “Uticaj stratosferskog okruženja na polutvrda kontaktna sočiva”

Prvo što smo zapazili su male bijele tačkice po sočivima i zamagljenost plastičnih kontejnerića, zbog uticaja ekstremno jakog zračenja i ostalih faktora surovog stratosferskog okruženja!

“Kad je riječ o predmetu obrazovanja … mogu samo reći da ga smatram najvažnijim predmetom kojim se mi, kao narod, možemo baviti” – Abraham Lincoln

Obrazovanje je kamen temeljac za rast čovjeka. Jer samo obrazovan um može donijeti dobre i čvrste odluke za bolju budućnost jedne zemlje. Zato je i nama, nastavnicima, stalno potreban lični rast i edukacija, kako bismo, pokrećući i šireći svoj um, dobili snažne pokretačke faktore za sve velike promjene u obrazovanju.

Stvaranje i održavanje zdrave radoznalosti o svijetu oko nas, temelj je cjeloživotnog učenja. Našli smo se u vrlo specifičnom trenutku evolucije u obrazovanju, jer škole imaju težak zadatak pružanja jedinstvenih prilika za učenje, zbog stalnih problema nedostatka sredstava i opreme. U takvom obrazovnom svijetu i okruženju, podučavanje može postati obični posao umjesto strasti. Današnji učenici žude za smislenim iskustvima učenja, oni žele znati, “kako ću i da li ću ikada znanja koja steknem u školi koristiti u stvarnom svijetu?” Omogućavanje autentične nauke i učenja moja je prava strast. Autentično učenje im pruža uvid (da s pravom vjeruju) da ono što rade ima i stvarnu svrhu i valjanost.

Naš eksperiment je imao naslov
“Učinak ekstremnih uvjeta (niske temperature, tlaka i zračenja) na optička i mehanička svojstva, te broj bakterija na polutvrdim i mekim kontaktnim lećama”

Hipoteze koje smo željeli istražiti bile su:

Ako su meke i polutvrde kontaktne leće izložene ekstremnom zračenju u stratosferi, tada će doći do fotooksidacije i mehaničke degradacije zbog loma polimera.  Ako su mekane i polutvrde kontaktne leće izložene niskoj temperaturi u stratosferi, ona će pretrpjeti vidljivu mehaničku deformaciju i promjenu indeksa loma zbog zamrzavanja otopine u kojoj se nalazi.  2. Ako se mekane i polutvrde kontaktne leće nađu u stratosferskim uvjetima, tekućina u kojoj se nalaze leće stvarat će mjehuriće zbog vrlo niskog tlaka. 3. Ako su mikroorganizmi na površini meke kontaktne leće izloženi ekstremnom UV zračenju,  oni će biti uništeni jer je poznato da je UV zračenje poznato po sterilizaciji

Zemljina stratosfera je ekstremno okruženje.  Tlak zraka je toliko nizak da je gotovo vakuum.  Iz tih razloga, stratosfera Zemlje je sjajna podloga za istraživanje Marsa. Temperatura je ispod -20°C dok je ultraljubičasto zračenje veoma intenzivno. U stratosferi se ozon stvara prvenstveno ultraljubičastim zračenjem. Kad visokoenergetske ultraljubičaste zrake udaraju u obične molekule kisika (O2), oni molekulu razdvajaju na dva jednostruka atoma kisika, poznata kao atomski kisik (AO). Iako AO može izbjeljivati ​​materijale, UV ih obično potamni.  UV degradacija polimernih površina u velikoj mjeri ovisi o talasnoj dužini, intenzitetu i vremenu izlaganja. Važni podaci su pritisak, temperatura, visina leta, UV zračenje.  U stratosferi možemo očekivati ​​pritiske od 100 mb na visini od oko 20km, nadalje 10mb na 35km i 1mb na 50km.  Valne duljine unutar UV spektra: UVA 400-315nm, UVB 315-280nm, UVC 280-200nm.

Materijal:

1. Cilindrična prozirna plastična kutija promjera 2,8 cm, visine 1,35  cm, mase 5,70 g (s mekom kontaktnom lećom unutra). Naša meka leća „Biofinity“ izrađena je od materijala koji sadrži 48% vode

i 52% comfilcon A, hidrogela koji sadrži silikon.  Leća ima plavu nijansu (phthalocyanine blue) koja se dodaje kako bi leća bila vidljivija za rukovanje.  Optička svojstva leće su: bazna krivina 8,6 mm i ona  predstavlja podatak koliko je zakrivljena kontaktna leća.  Ovo mjerenje utječe na to kako kontaktna leća naliježe na prednjoj površini naših očiju i prilično je važna.  Promjena te vrijednosti, čak i malom količinom, može uzrokovati zamagljen vid i nelagodu.  DIA 14,0 mm. Ovo je mjerenje u milimetrima i veličina je leće.  (Izdanje “Spektruma za kontaktne leće” za avgust 2005., bilježi da je prosječni promjer kontaktne leće 14,0 mm).  Jačina -7,5 D, indeks loma n = 1,40, propusnost svjetlosti > 97% Specifična težina 1,04. Tekućina za leću je fiziološka otopina potopljena na 2/3 visine kutijice.

2. Cilindrična prozirna plastična kutija prečnika 2,8 cm, visine 1,35 cm, mase 5,17 g s polutvrdom  kontaktnom lećom BC 7,45 mm, DIA 9,2 mm. Jakost leće je -11,5 D.

Ove leće izrađene su od materijala Contamac F2 Dk 28.

F2 materijali se sastoje od fluorosilicon-akrilata dizajnirane da promoviraju poznate prednosti poboljšanja otpornosti na naslage.

Propusnost svjetlosti> 96%

 Indeks loma 1,46

Shore D tvrdoća 83

Tekućina za leću je fiziološka otopina potopljena na polovinu visine kutije.

Šta očekujemo kao vanjske uslove: na 12 km visine očekujemo temperaturu od -60C, a na 35 km oko -50C. 

 Nezavisne varijable u ovom eksperimentu su:

 porast temperature u stratosferi (očekivane vrijednosti od -60 ° C do 0 ° C)

povećanje visine na kojoj se nalazi balon (vrijednosti visine relevantne za let balona, ​​od 12 km do 50 km ) Smanjenje tlaka (vrijednosti tlaka očekuju od 100mb do 1mb)

porast intenziteta UV zračenja

Zavisne varijable u ovom eksperimentu su  Smanjivanje prozirnosti na sočivima

Promjena agregatnog stanja slane otopine  Promjena boja leće

smanjen polumjer zakrivljenosti meke leće  smanjenje debljine leće

smanjenje broja bakterija na leći

Postupak:

Izmjerili smo dimenzije kutija s lećama i masu. Sva optička i mehanička svojstva svih leća zapisana su u tablici.  Istražili svojstva materijala.  Iz oka sam skinula kontaktnu leću Biofinity i nesterilnim postupkom (nečistom otopinom za steriliziranje) stavila u fiziološku otopinu.

Ono što smo planirali uraditi kada se leće vrate je:

prikupiti vizualne i jednostavne podatke mjerenja u našoj školi, a zatim leće poslati u laboratorij gdje ćemo ih analizirati na prisustvo bakterija na površini.  Pomoću povratnih informacija, možemo saznati je li stratosfera prepreka mikrobiološkom istraživanju na većim visinama. Predviđamo da će nakon 10-15 sati izlaganja temperaturama od -20 ° C do -50 ° C i UV zracima  bakterije na leći potpuno nestati, jer se većina vrsta stafilokokusa množi pri temperaturi od 6-40 ° C, a optimalno je između 30-37 ° C.  Staphylococcus aureus npr. koja je najčešći mikroorganiam na površini leća, lako se uništava djelovanjem jonizirajućeg i nejonizirajućeg zračenja, a nešto veća otpornost na zračenje općenito pokazuje ovaj patogen u hrani.

Ovim eksperimentom također ćemo saznati u kojoj je mjeri UV zračenje učinkovito i  brza metoda dezinfekcije kontaktnih leća i njihovih rješenja za skladištenje.  Ako je moguće, dat ću svoj DNK na analizu i usporediti je li protein na leći oštećen kako bi se provjerio uticaj zračenja na DNA. Otvorilo bi se i pitanje je li UV filter koji se koristi na Zemlji dovoljno jak da zaštiti prirodnu leću u oku?  Možemo li nakon ovog eksperimenta razmišljati o novim UV filterima za kontaktne leće u svemiru?  Gledajući kontaktne leće očekujemo njihovu mehaničku promjenu u pogledu prozirnosti i oblika.  Promjenu u procentima smo očekivali da će biti vidljiva 25%.  Odnosno, ako bi leća bila prozirna, sada bi bila mutna zbog utjecaja zračenja na polimere.

Konačno, statistički podaci lansiranja: NASA’s LDB Test Flight mission, zajedno sa eksperimentima Cubes in Space, letjeli su i  INMEX, SuperSEIS, GAPS Thermal, MARSBOX, and Mini-SIFT.

Launch Time: 14:00Z   (10 AM  Eastern Daylight Time EDT)

Float time: 16:15Z (at 110kft)    (12:15 PM EDT)

Termination Time:  20:33Z  (4:33 PM EDT) – (na maksimalnoj visini je letio oko 4 sata)

Impact Time: 21:18Z  (5:18 PM EDT) – teret dodirnuo zemlju

Duration at float (above 110kft): 4hr 18min

Duration at float (above 125kft): 3hr 54min

Total flight time: 6hr 33min

za reprodukciju cijelog videozapisa iz perspektive gondole,  video.

Više na linku: https://www.nasa.gov/scientificballoons

110 experimenata Cubes in Space iz US, Canada, Bosna i Hercegovina, Srbija, Crna Gora, Njemačka, Ecuador, Brazil, Colombia, Australia, Vietnam, India, and Hong Kong.   

Od svega ovog nabrojanog, zbog materijalnih razloga (radi se o skupim laboratorijskim analizama), potvrdili smo hipotezu o promjeni boje na površini leće, jer smo zapazili male bijele tačkice, a gornja kutijica u kojoj je bila leća je “zamagljena”. Samoljepljiva traka kojom je zalijepljena kutijica imala je narančastosmeđu nijansu i nismo fobili odgovor da li su u NASA laboratoriju prije leta upotrijebili baš takvu traku.

Ono što je vrlo zanimljivo je podatak da nam nisu došle mekane leće: da li su ostale na carini, ili su uništene u transportu, nismo saznali.

Ono što mogu svjedočiti u ovom projektu je da će moji učenici, osim vrijednih certifikata i razvijanja komunikacijskih vještina, u daljnji život ponijeti trajno i autentično znanje, bez obzira na cinične komentare moje kolegice fizičarke, kojoj toplo preporučujem da se i ona ove godine uključi u program. Naravno, tu sam da joj, kao ambasadorica programa za Istočnu Evropu i pomognem.

Preuzeto sa: https://amna2510.wixsite.com/kockeusvemiru/rezultati-eksperimenta

Piše: Amna Dervišagić

Ostavite komentar

unesite broj *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.