НТО_EarthKAM - Координационный научно

Научно-техническое обоснование
космического эксперимента
«Фотосъемка с борта МКС участков поверхности Земли с
высоким разрешением по запросам учащихся
образовательных учреждений»
1. Сущность исследуемой проблемы. Краткая история и состояние
вопроса.
Одна из основных задач российской образовательной политики –
обеспечение современного качества образования. Достичь ее невозможно
без включения инновационных идей, технологий и средств обучения в
образовательный процесс. Особую роль среди обучающих инструментов
занимает
использование
эффективно
дополняют
иллюстрационных
имеющиеся
фотоматериалов,
комплекты
которые
учебно-методических
материалов и порой успешно конкурируют с ними благодаря своим
техническим возможностям.
Одним из способов получения высококачественных фотоматериалов
для их использования в учебном процессе является фотосъемка из космоса в
режиме реального времени.
В общем виде космическая съёмка – это съёмка Земли, небесных тел,
туманностей и различных космических явлений, выполняемая приборами,
находящимися за пределами земной атмосферы.
География – первый школьный предмет, в рамках которого стали
использоваться изображения, полученные из космоса, т.к. космическая
съемка относится к числу важнейших источников знаний в области
различных наук о Земле: геологии, географии, климатологии, метеорология,
экология, геофизика и пр.
1
В
географии
наиболее
успешно
и
продуктивно
космические
технологии можно применять при изучении тем: «Географическая карта»,
«Атмосфера
и
климаты
Земли»,
«Мировой
океан»,
«Гидросфера»,
«Природные комплексы».
При использовании космических снимков на уроках географии
учащиеся
смогут
наблюдать
за
динамикой
природных
процессов,
происходящих в географической оболочке, вести мониторинг наблюдений,
выстраивать гипотезы, приобщаться к современным методам исследования,
выявлять географические закономерности, давать объяснения аномальным
явлениям.
Наряду с применением космических снимков на уроках географии,
представляется интересным использовать их и на уроках истории.
Обычно занятия на уроках истории ведутся с использованием
иллюстраций в учебниках и школьных атласах. Безусловно, значение карт
при изучении истории огромно. Карты, приводимые в учебной литературе,
имеют схематический характер, несмотря на то, что они сделаны на
картографической основе, и, как правило, на них отсутствуют некоторые
элементы рельефа.
Работа с космическими фотоснимками в совокупности с картами и
атласами на уроках истории позволит получить информацию о точном
расположении
объектов
и
территорий
друг
относительно
друга,
дополнительные сведения об особенностях рельефа и, что немаловажно,
данные о состоянии территории в разные времена года. Фотоизображения,
составленные из нескольких космических снимков, на уроках истории
позволят наиболее наглядно изобразить маршруты походов.
Возможность получения и обработки космических снимков, помимо
повышения познавательной активности учащихся за счет увеличения
2
наглядности и эмоциональной насыщенности, позволяет решить ряд важных
учебных задач:

Расширение теоретических и практических знаний учащихся;

Избегание формального подхода к проведению уроков;

Активизация всех видов памяти: учебный материал воспринимается
глубже, следовательно, ученик будет воспринимать предмет в другом
ракурсе;

Усиление творческого мышления учащихся;

Удобство использования для вывода информации в виде распечаток на
принтере в качестве раздаточного материала для учащихся: справочного
материала, памяток и т. п.;

Создание мультимедийных учебников по географии для всех классов и
электронных справочников;

Совмещение работы со снимками и географическими картами
позволит лучше понять назначение карты, а также проиллюстрировать
искажения, возникающие при переносе поверхности шарообразной Земли на
плоскость.
2. Необходимость проведения КЭ в условиях космического
пространства в составе РС МКС.
На практике получение фотоизображений из космоса осуществляется
с помощью:
•
искусственных спутников Земли,
•
межпланетных автоматических станций,
•
долговременных орбитальных станций,
•
пилотируемых космических аппаратов.
3
Первые снимки из космоса были сделаны с ракет в 1946, с
искусственных спутников Земли — в 1960, с пилотируемых космических
кораблей — в 1961 (Ю. А. Гагариным).
Космическая съемка обладает рядом видимых преимуществ перед
аэрофотосъемкой:
• фотографирование
с
больших
высот
с
большей
скоростью
движения;
• охват больших площадей;
• возможность повторной съёмки местности в течение одного и того
же полёта носителя (это позволяет изучать динамику как природных
периодических и эпизодических явлений, так и различных проявлений
хозяйственной деятельности);
• получение изображений более высокого качества и с более высокой
разрешающей способностью за счет отсутствия вибрации и резких
колебаний.
На уроках географии сначала учителя демонстрировали снимки,
полученные
с
искусственных
спутников
Земли,
станций
приема
изображений Земли из космоса, а в наши дни все большую популярность
приобретает возможность получения изображений с орбитальных станций и
пилотируемых космических аппаратов.
В
планируемом
КЭ
«EarthKAM»
интерес
к
использованию
космической съемки с борта МКС обусловлен возможностью конкретизации
задачи на основании составления запросов интересантов на съемки
конкретных
географических
объектов, ее обзорностью, интеграцией
объектов и оперативностью передачи изображений.
Также космические снимки, полученные с борта МКС, могут быть
переведены в цифровую форму для последующей компьютерной обработки
и использования в учебном процессе.
4
Таким образом, использование фотоизображений, полученных с борта
МКС, в рамках образовательных программ школьников позволит повысить
уровень географических знаний, благодаря которым можно получить
разнообразные сведения о природе Земли.
3. Описание космического эксперимента
В рамках КЭ «EarthKAM» учащиеся и преподаватели российских
школ имеют возможность формировать запросы на получение изображений
интересующих их участков земной поверхности с помощью фотокамеры,
установленной на МКС.
Для реализации КЭ необходимо:

Зарегистрироваться на сайте проекта https://earthkam.ucsd.edu, создать
индивидуальный аккаунт, подписаться на работу в рамках ближайшей
миссия, получить список уникальных кодов для дальнейшего формирования
запросов на съемку и получения изображений.

Отправить запрос на получение интересующих изображений земной
поверхности в соответствии с определенными программой МКС участками
(витками).

Впоследствии
запросы
поступают
в
цифровую
фотокамеру,
установленную на борту МКС. Камера в автоматическом режиме делает
соответствующие запросам снимки и передает их обратно в компьютер
станции для дальнейшего размещения на сайте проекта.

После этого изображения становятся доступными на сайте проекта.
4.
Новизна, оценка качественного уровня по сравнению с
аналогичными отечественными и зарубежными исследованиями
В настоящее время НАСА совместно с Университетом Калифорнии в
Сан-Диего
в
рамках
реализуемой
пропагандистско-образовательной
5
программы
накоплен
положительный
опыт
использования
фотоизображений, полученных с борта американского сегмента (АС) МКС.
С помощью установленной на борту АС МКС цифровой фотокамеры
участники
образовательного
процесса
получали
интересующие
их
изображения Земли, сделанные из уникальной точки обзора с борта МКС. В
дальнейшем полученные изображения использовались как дополнение к
учебным материалам.
Опыт НАСА стал толчком для проведения КЭ «EarthKAM» в рамках
российской научной программы КЭ на борту МКС для дальнейшего
внедрения результатов КЭ в российскую образовательную систему.
5. Ожидаемые результаты и их предполагаемое использование
Основными результатами КЭ будут являться фотоизображения
поверхности Земли, полученные с борта МКС, с возможностью дальнейшего
динамичного хранения, внедрения, тиражирования и распространения.
Результаты предполагается использовать:
1.
В
образовательном
использоваться
как
в
процессе:
рамках
космические
школьной
снимки
программы,
так
могут
и
на
дополнительных и факультативных занятиях, внеклассных мероприятиях и
конкурсах.
2. При разработке научно-методической и учебной литературы, в
частности,
создание
мультимедийных
учебников
и
электронных
справочников для их дальнейшего использования в образовательном
процессе.
3. Для привлечения широкой общественности к непосредственному
участию в космической миссии.
4.
Для
содействия
развитию
и
расширению
международного
сотрудничества на МКС.
6
6. Обоснование технической возможности
заданными характеристиками
создания
НА
с
В КЭ используется штатная аппаратура, не требующая доработки.
7. Характеристики
связанных с КЭ
рисков
и
дискомфорта
для
экипажа,
Проведение эксперимента на борту МКС не создает опасных ситуаций
для экипажа и МКС.
7