“Поки росіяни випускають ракети по наших містах, українці запускають проєкти в космос”: про експеримент харківських учнів

Наприкінці 2022 року експерименти одразу двох команд українських учнів із Харкова та Одеси відправилися на міжнародну космічну станцію на борту ракети SpaceX Dragon.

Це стало можливим завдяки співпраці Малої академії наук України з американським проєктом SSEP (Student Spaceflight Experiments Program) – програми космічних учнівських експериментів. До цього часу участь у проєкті брали представники зі США та Канади, але в 2022 році до них долучилися й українці.

“Нова українська школа” поспілкувалася з науковим керівником команди з Харкова, вчителем біології та хімії харківської гімназії № 47 Андрієм Самойловим про таке:

• як його учні взяли участь у програмі SSEP;
• над яким експериментом працювали і яка його мета;
• як рятували експеримент з-під завалів зруйнованої внаслідок російського обстрілу школи;
• які можливості відкриваються перед учнями після участі в подібних проєктах;
• як мотивувати дітей до створення наукових експериментів.

ЯК ВСЕ ПОЧИНАЛОСЯ

Про можливість участі в програмі SSEP, яка націлена на виховання нового покоління науковців і винахідників, колектив харківської гімназії № 47 дізнався у вересні 2021 року від Малої академії наук України, розповів Андрій Самойлов.

“Наша школа кожного року активно бере участь у написанні дослідницьких робіт учнями-членами МАН, тому той рік не став винятком. Від академії надійшов лист про те, що проходить відбір до програми космічних учнівських експериментів SSEP.

Юні науковці мали створити власні дослідження та випробувати їх в умовах мікрогравітації, у космосі. До цього часу участь у проєкті могли брати лише учні та студенти зі США та Канади, дуже рідко туди потрапляли представники інших країн. Й от українським учням Мала академія наук створила таку унікальну можливість”, – розповів учитель.

Тоді вони оголосили в школі внутрішній конкурс: учнів 7–11 класів сформували власні команди від двох до п’яти осіб та представили свої експерименти, які можна було протестувати на міжнародній космічній станції.

“Я був вражений кількістю дітей, які захотіли взяти участь. У нас назбиралось аж 40 команд! Кожна з команд також мала свого наукового керівника (вчителі хімії, фізики, біології). Я особисто опікувався шістьма командами учнів 10 та 11 класів. Зрештою, ми зі шкільним колективом обрали шість проєктів та подали їх на національний конкурс.

У грудні дізналися, що експеримент чотирьох учнів моєї команди відібрали для участі в програмі. Звісно, спочатку учні скептично поставилися до цього. Вони довго не могли повірити, що їхній експеримент має всі шанси полетіти в космос. Тому моя місія була надихнути їх та вселити віру у власні сили”, – розповів вчитель біології та хімії.

За його словами, мета проєкту – вивести учнів за рамки навчання в школі, навчити їх не боятися просувати власні ідеї та втілювати їх у життя. Діти мали запропонувати наукову гіпотезу та дослідження, яке можна було б провести на космічній станції, щоб довести чи спростувати гіпотезу.

• Учні 11-го класу Харківської гімназії № 47 Михайло Гарькавець, Владислав Волков, Софія Давидова, Елизавета Садчикова разом із науковим керівником Андрієм Самойловим вирішили дослідити в космосі вплив мікрогравітації на структуру пломб зубів та чи відрізняються матеріали, які затверділи в космосі, від тих, що формуються в земних умовах.

ЯКИЙ САМЕ ЕКСПЕРИМЕНТ ХАРКІВСЬКИХ УЧНІВ ПОЛЕТІВ У КОСМОС

Недостатньо лише придумати ідею, потрібно обґрунтувати її важливість для дослідження та опанування космосу людством, дослідити літературні джерела і з’ясувати, чи хтось уже досліджував обрану тему, коментує науковий керівник.

Після ретельних наукових пошуків літератури, Андрій Самойлов разом із юними науковцями дізнався, що однією з проблем на космічних станціях є те, що при тривалому перебуванні в умовах мікрогравітації в людей відбувається декальцифікація кісток і зубів, тож вони стають більш вразливими.

“Ми знайшли інформацію, що на космічних станціях траплялися випадки, коли в космонавтів псувалися зуби та вилітали пломби. Через те, що вони їдять лише м’яку й рідку їжу, їхні зуби не виконують функцію жування і не отримують фізичних навантажень. Тому вони стають менш міцними і їх потрібно лікувати. Два рази астронавтам доводилося самостійно собі встановлювати пломби прямо на космічній станції, але це було не досить вдало і з тимчасовим ефектом.

Тому ми вирішили дослідити, які матеріали пломб є надійними для пломбування в космосі й чи будуть вони міцно кріпитися до тканин зуба в умовах мікрогравітації. Водночас хочемо порівняти, як відрізнятимуться стоматологічні матеріали, що затверділи в космосі, від тих, які формуються в умовах Землі”, – розповів Андрій Самойлов.

До експерименту було декілька вимог:

• дослідження потрібно було проводити в мінілабораторії: це мала бути пробірка, що герметично закривається. Тобто вона не мала займати багато місця і повинна бути легкою в користуванні;
• всі досліди мали поміщатись і виконуватися лише в мінілабораторії (аби не створювати додаткового забруднення на МКС);
• не можна було використовувати небезпечні реактиви та матеріали, щоб не порушувати техніку безпеки на космічній станції.

“З останньою вимогою спочатку в нас була проблема. Тому що в сучасній стоматології пломби роблять із фотополімеру, який полімеризують за допомогою світла (ультрафіолетові лампи). Але джерела світла та електрики на космічній станції заборонено використовувати через ризик пожежі.

Тому ми довго думали, з яких матеріалів можна робити пломби для використання в космосі. Зрештою, зупинилися на тестуванні стоматологічних цементів, які твердіють хімічним способом. Цей процес був досить довгим. Ми підбирали матеріали, їхні концентрації та маси, розробили методику нашого експерименту в умовах мінілабораторії”, – розповів учитель.

Потім на справжніх зразках зубів учні свердлили порожнини й випробовували твердіння цементів. Батько однієї з учениць – стоматолог, тому він погодився надати зуби для експерименту. Звісно, що всі вони були простерилізовані.

“Учні вміщували в підготовлені порожнини зуба порошок. Думали, як його закріпити, щоби порошок не висипався. Зрештою вони придумали закріплювати його полімерною сіткою з-під пакетиків чаю. Як виявилось, нею можна добре обгорнути зуб, щоби порошок не висипався. Тож розчин, який твердіє, мав час надійти до зуба. Водночас ця сітка не заважає надходженню розчину до цементу.

Отже, у мінілабораторію ми помістили зразки зубів, у яких попередньо зробили порожнини для пломб. Туди засипали порошок і накрили сіткою, щоб він не висипався. Космонавт має лише зняти затискач із мінілабораторії, який дасть змогу рідині для затвердіння матеріалу потрапити до зубів, пройти через сітку на стоматологічний цемент. Згодом він має затвердіти й прикріпитися до стінок зубів”, – пояснив Андрій Самойлов.

За його словами, паралельно в умовах Землі таку ж пломбу учасники команди заклали в інші зуби (їх багато для статистики). Коли мінілабораторія повернеться з космосу (орієнтовно навесні 2023 року), вони мають зробити висновки:

• чи змінилася структура пломби в умовах мікрогравітації;
• наскільки легко від’єднається пломба від зуба, що була в умовах мікрогравітації та в умовах земного тяжіння;
• чи підібрані цементи нормально твердіють у космосі й чи можна їх у майбутньому ефективно використовувати космонавтами на МКС.

ЯК РЯТУВАЛИ МІНІЛАБОРАТОРІЮ З-ПІД ЗАВАЛІВ ШКОЛИ

Початок повномасштабної війни поставив експеримент під загрозу. Коли російські військові почали обстрілювати Харків, експеримент вимушено призупинили. Учасники команди роз’їхалися різними куточками України та світу. Андрій Самойлов залишався в Харкові, у шкільній лабораторії були всі зразки, матеріали та сама мінілабораторія.

“4 липня нашу школу зруйнувала російська ракета. Я дуже хвилювався за наш експеримент, адже він так і залишався в шкільній лабораторії. На щастя, кабінет біології був чи не єдиним, який більш-менш вцілів від “прильоту”.

Я дістався до приміщення та виніс мінілабораторію з усіма матеріалами та обладнанням. Потім я відправив її до Польщі, де перебували двоє з учасників команди. Вони й завершили останній етап експерименту і вже з Польщі надіслали його до NASA”, – розповів учитель.

Загалом над проєктом команда працювала з осені 2021 року до літа 2022 року. І вже в листопаді їх запросили до США, щоб запустити експеримент українських школярів у космос.

3,2,1, – ЗАПУСК РАКЕТИ!

Учні та Андрій Самойлов прибули до США 13 листопада. Їх зустріли в Посольстві України у Вашингтоні.

“Ми відвідали декілька аерокосмічних музеїв, побачили літаки, двигуни, шатли та космічні апарати. Також побували й у самому центрі NASA, де працюють над розробкою супутників, телескопів, виконують наукові програми з дослідження планет та інших космічних тіл.

Ще в нас була зустріч із науковцем із дослідницьких програм NASA, американським астрофізиком українського походження Теодором Костюком.

Також ми познайомилися з різними вченими, які займаються дослідженнями Венери, Марсу тощо. Довго не могли повірити, що ті вчені, про яких ми читали в інтернеті чи щось чули в телевізорі, проводили нам екскурсію”, – поділився враженнями вчитель.

За польотом ракети та своєї мінілабораторії учні та науковий керівник спостерігали наживо – на мисі Канаверал космічного центру NASA.

“Ці відчуття важко описати. Мене переповнювала гордість за наших учнів, які попри війну, попри вимушену евакуацію таки змогли довести до успішного завершення свій експеримент. Поки російські військові випускають ракети по наших містах, українці запускають свої проєкти в космос”, – розповів Андрій Самойлов.

ЯКІ ПЕРСПЕКТИВИ ДЛЯ УЧНІВ ВІДКРИВАЮТЬ ТАКІ ПРОЄКТИ

Найголовніше, що дав цей проєкт учням, – це віру в те, що вони можуть втілити будь-яку ідею в життя завдяки власним знанням та наполегливій праці, каже Андрій Самойлов.

“Ніхто з них не вірив, що їхні дослідження здатні перемогти й потраплять у космос. Такі проєкти дають неабияку мотивацію”, – зауважив вчитель.

Крім цього, участь у подібних проєктах допомагає учням:

• спробувати себе в ролі дослідників та науковців;
• вдосконалити вміння планувати та виконувати наукове дослідження, обґрунтовувати його важливість, шукати інформацію в різних джерелах та опрацьовувати її тощо;
• побудувати зв’язки з іншими учасниками програм та поспілкуватись із науковцями міжнародного рівня;
• вдосконалити англійську;
• участь у такому проєкті може стати важливим пунктом у CV чи родзинкою мотиваційного листа для вступу в найпрестижніші університети світу.

Як розповіли в МАН, в Україні вже відбувся перший етап відбору експериментів для відправки на МКС у 2023 році. Участь у відборі взяли 233 проєкти від 891 учня одинадцяти шкіл із дев’яти регіонів України. Наразі шість проєктів проходять оцінювання організаторами в США.

ЯК МОТИВУВАТИ УЧНІВ ДО СТВОРЕННЯ ВЛАСНИХ НАУКОВИХ ПРОЄКТІВ

Андрій Самойлов вважає, що визначальним у роботі вчителя з учнями є спілкування.

“Скажу як біолог, що люди – істоти соціальні, тому їм потрібна увага, спілкування та взаємодія в групах. Лише тоді можна досягти успіху”, – зауважив учитель.

Також Андрій Самойлов використовує й інші методи для ефективної взаємодії з учнями:

• практична діяльність. Важливо не просто розповідати про якісь формули, хімічні сполуки, а випробовувати їх у лабораторіях, проводити експерименти. У харківській гімназії, до її знищення росіянами, було багато практичних робіт із мікроскопами, препаратами, хімічними реактивами. Наприклад, Андрій з учнями робили розтини риб, раків, равликів;
• брати участь у позакласній роботі. Вчитель каже, що досить багато з учнями їздив на олімпіади, екскурсії та змагання як в Україні, так і поза її межами. Це розширює кругозір дітей, вони можуть познайомитися з іншими учнями та надихнутись їхніми успіхами;
• давати дітям креативні домашні завдання, які можна застосувати в реальному житті. Наприклад, коли в класі вивчають тему безумовних та умовних рефлексів у тварин, щоб учні краще навчились їх розрізняти та зрозуміли їхнє значення в поведінці тварин, вчитель дає завдання описати ці рефлекси у їхніх домашніх улюбленців. І тоді учні створюють навіть цілі дослідження цих рефлексів і застосовують знання на практиці, краще розуміючи поведінку свого домашнього улюбленця.
• в дистанційному форматі можна використовувати цифрові технології, демонстрацію експериментів у віртуальних лабораторіях. Андрій Самойлов поділився, що використовує mozaBook (там є багато анімацій, ілюстрацій та інших віртуальних інструментів, щоб урізноманітнити подачу інформації), BioDigital 3D Interactive Anatomy тощо.

Ірина Троян, “Нова українська школа”

Фото надали Андрій Самойлов та МАН України