XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Мини-ферма в Космосе

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Тонких М.Е. 1

---

1МАОУ СОШ №3, 3 Б класс

Тонких И.М. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3» Кандалакшского муниципального округа

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Космос — это огромное пространство вокруг нашей планеты Земля, где почти нет воздуха и вес очень маленький. В космосе всё становится другим: животные и растения ведут себя иначе, потому что там нет силы тяжести, к которой мы привыкли на Земле. Невесомость — это состояние, когда тела не притягиваются к земле и словно "летают" в воздухе. Это интересно изучать, потому что в космосе выполняют много важных исследований, и учёные хотят узнать, как живые организмы смогут жить и расти в таких необычных условиях.

Актуальность выращивание растений на орбите - одна из важных проблем в создании среды обитания человека в космосе. Свежие овощи, фрукты, зелень – основной рацион человека, необходимый для бодрости и здоровья. Мечта обитателей МКС – собственный огород, снабжающий растениями всю команду.

Гипотеза растения на борту космического аппарата обеспечат экипаж пищей, витаминами, воздухом, улучшат психическое состояние

Цель работы: исследовать способы выращивания растений в условиях космоса. Понять какие культуры быстрее всходят, а какие не подходят для выращивания на Орбите.

Задачи:

- изучить литературу по теме исследования;

- узнать историю и основные цели создания космических оранжерей;

- выяснить какие растения можно выращивать в условиях космоса;

- предложить свою модель космической оранжереи;

- вырастить растения, которые бы могли жить в космосе;

- сделать выводы о проделанной работе

На примере своей мини – фермы, я хочу рассказать, как она устроена, из каких состоит частей, какие культуры для выращивания были использованы, как проходит на моей ферме полив растений, как используется движение воздуха, для чего необходим купол и солнечная батарея.

Работая над своим проектом, я хочу показать, как вести простые наблюдения, записывать результаты опытов и делать выводы — это поможет развить у ребят умение работать с научной информацией. Кроме того, проект учит бережно относиться к живым существам, ведь за ними надо ухаживать и наблюдать с заботой и вниманием. В конце работы мы обсудим, как можно применять мини-фермы для обучения в школе и почему это интересно всем, кто хочет узнать больше о космосе и живой природе. Таким образом, проект помогает не только узнать новое о жизни за пределами Земли, но и развить научное мышление и любовь к исследованию окружающего мира.

Объектом моего исследования будет моя мини-ферма в Космосе.

Предметом же – принципы функционирования и выращивания растений на такой ферме.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. По следам Циолковского

п.1.1.1 Общее представление о космосе и жизни вне Земли

Космос — это огромное пространство за пределами нашей планеты Земля. В нём нет воздуха, а значит, дышать там нельзя, и очень холодно. Всё, что находится в космосе, будто плавает в воздухе — и люди, и предметы, и даже кот Котофей Иванович, который сопровождал Витю и Олю в их космических приключениях на Международной космической станции [15].

В космосе нет привычной нам силы, которая держит нас на земле — мы называем её гравитацией. Но это не значит, что гравитации совсем нет: на станции, которая летит около Земли, гравитация всё ещё действует почти так же, как на земле. Однако все, кто находится на станции, вместе с ней падают вокруг планеты так быстро, что не достигают поверхности — их словно постоянно подкидывает вниз, но они пролетают мимо. Именно поэтому люди и предметы внутри станции не ощущают веса, и кажется, что они будто висят в воздухе [2].

Это состояние называется невесомостью. Представь, что ты на качелях, которые качаются очень быстро, и тебя будто толкают сзади — так и с космонавтами: они как будто постоянно падают, но не падают на землю. Из-за отсутствия опоры они плавно "летают" внутри станции, как в воде, только там нет воды и нет воздуха, чтобы сопротивляться движению. На Земле мы не чувствуем такого, потому что всегда стоим или сидим на чём-то твёрдом, а в космосе ничего не держит [8].

Когда космический корабль разгоняется, у космонавтов появляется опора, и тогда они чувствуют вес и могут стоять или ходить, но в обычном состоянии на станции всё плавает свободно. Космонавты тренируются, чтобы привыкнуть к невесомости и научиться контролировать своё тело, ведь в невесомости ощущение равновесия меняется, а это особенно важно, потому что у детей в возрасте до 7-10 лет вестибулярный аппарат ещё развивается и помогает понимать, где «верх» и «низ» [16].

Изучать жизнь в космосе важно, потому что там условия совсем не похожи на земные. Учёные хотят понять, как растения и животные, а также люди смогут жить и развиваться в таких необычных местах. Благодаря этим знаниям мы знаем, как правильно выращивать растения или ухаживать за животными в космосе, чтобы люди могли долго путешествовать и даже обитать на других планетах. Именно поэтому ученые исследуют, как живые существа могут жить в таких необычных условиях.

Константин Эдуардович Циолковский является основоположником космонавтики. Первым выдвинул идею – выращивать растения в космосе. «В будущем растения станут главным источником питания и поддержания атмосферы на космических кораблях». Константин Эдуардович Циолковский 17.09.1857 – 19.09.1935

Циолковский сделал зарисовку, как можно искусственно создать гравитацию для растений, и продумал, какие могут использоваться растения (плодовитые, мелкие, без толстых стволов). Рисунок №1

Рис.1 «Зарисовка Циолковского»

Описание: учёный изобразил микроклиматическую систему жизнеобеспечения для людей и растений в форме конуса с окнами-отверстиями, через которые внутрь капсулы поступает солнечный свет,  вращение устройства, создают центробежную силу для имитации гравитации, куда корни тянутся к центру, а стебли к свету.  Циолковский предлагал искусственно создавать гравитацию для растений. По его задумке, для выращивания в космосе подходили бы плодовитые, мелкие растения без толстых стволов. Такие культуры должны были обеспечивать колонизаторов космоса биологически активными веществами и микроэлементами, а также регенерировать кислород и воду. 

Циолковский считал, что растения станут основным источником питания человека, будут поддерживать и очищать воздух на космических кораблях. 

п.1.1.2. Устройство моей космической мини – фермы «Галактический Оазис». Фото №1, Фото №2

Фото 1, 2 «Комплектация фермы»

Ферма состоит из:

1. Антенна

2. Солнечные панели, накопители солнечного света

3. Поддон

4. Чаша

5. Система орошения

6. Анемометр (прибор для измерения скорости движения воздуха)

7. Стрелка (для определения направления движения воздуха)

8. Крышка (купол) с термометром

9. Земля для посадки

10. Горшки и контейнеры для посадки

11. Пипетка, садовые инструменты, наклейки для подписи саженцев, времени посадки и числа.

Принцип функционирования фермы:

Первая группа растений высаживается в открытый грунт.

Вторая группа растений высаживается под купол (капсула подобная той, что описывал Циолковский), имитирует посадку в теплицу, учитывает движение воздуха, регулирует температуру, влага поступает при помощи оросительной системы, влага четко дозируется при помощи пипетки и чащи, учитывается направление движения воздуха.

Учитываются все условия роста: кислород, вода, температура, солнце.

Как функционирует система орошения.

Растения в открытом грунте поливаются обычным образом. Растения, находящиеся под куполом с помощью оросительной системы. Внутри купола натянута веревка. Когда при помощи пипетки вода спускается внутрь купола, веревка набухает, и полив происходит дозировано, и только в чашу посередине вода течет быстрее, более мощной струей. Кроме того, при перемещении фермы на подоконник, анемометр начинает вращаться от потока воздуха от окна, что дает дополнительное питание почвы воздушными массами.

Солнечная батарея. Является накопителем солнечного света, что воспроизводит условия на космической орбите, где нет доступа прямых солнечных лучей, и солнечные батареи используются для накопления солнечной энергии, без которой наши растения не взойдут. Кроме того, солнечная батарея моей мини – фермы питает освещение купола синим цветом. Когда наступает ночное время суток, освещение в куполе загорается за счет того, что днем наш накопитель запитал эти лампочки, и растения продолжают находиться под освещением.

Мной высажены такие растения:

1. Клубника

2. Дыня Корейская

3. Дыня Зеленая

4. Дайкон Красный

5. Кориандр

6. Кукуруза Земляничная

7. Дайкон белый

Процесс посадки

Фото 3 «Рыхлее почвы» Фото 4 «Высадка семян»

Фото 5 «Подпись высаженных культур, дата, время посадки»

При работе с мини-фермой очень важно помнить правила безопасности при работе с живыми существами в мини-ферме. Нельзя сильно трогать растения грязными руками, чтобы не повредить их. Всегда нужно работать аккуратно и внимательно, чтобы не повредить и не сломать нежные листочки растений. Если выращивание происходит дома (как в моем случае), нужно следить, чтобы мини-ферма стояла в безопасном месте, где её не смогут случайно уронить или открыть маленькие дети и животные.

Кроме того, важно следить за температурой и влажностью в помещении, где стоит мини-ферма. Чрезмерная жара или холод могут навредить растениям. Именно поэтому набор предполагает использование инструкции по установке и уходу, где рассказывается, как правильно подобрать место и как вовремя поливать растения. Владение всем этим оборудованием помогает понять, как устроен эксперимент, как за ним ухаживать и какие условия важны, чтобы увидеть, как живые организмы будут расти и меняться.

Понимание устройства мини-фермы и умение правильно использовать её элементы сделают эксперименты более интересными и несложными. Когда мы знаем, как обращаться с набором, то можем легче сосредоточиться на наблюдениях и открытиях, которые сделаем вместе с растениями. С помощью этого набора мы можем проводить наши первые эксперименты.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

п.2.1. Полученные результаты

п.2.1.1. Первый отрицательный опыт

Таблица №1 «Первая попытка высадки растений» (Приложение № 1стр.19)

Тогда я не отчаялся, а решил снова обратиться к теории выращивания растений в космосе Циолковского. Ученый предлагал выбирать плодовитые, мелкие растения без толстых стволов. По задумке учёного, такие растения смогут обеспечивать колонизаторов космоса биологически активными веществами и микроэлементами, а также регенерировать кислород и воду. 

п.2.1.2. Вторая высадка растений. Положительные результаты всхода растений и подтверждение теории Циолковского

Условия в космосе тоже сложные, такие же, как и у нас на Севере, хоть тут и нет невесомости. Поэтому я решил взять менее прихотливые мелкие растения, но при этом выбрать одну культуру более сложную в посадке, чтобы все – таки подтвердить свою теорию. Диаграмма №1

Диаграмма 1 «Посаженные культуры. Вторая попытка»

Время всхода культур. Таблица №2

Таблица №2

Фото 6. Первые ростки огурца в теплице – колбе.

Фото 7,8 «Все культуры, которые взошли. Колбу даже пришлось снять, из – за активные роста огурца.»

Кроме того, я попробовал в действии теорию Циолковского о вращающихся центрифугах, перевернув растения вверх корнями, а вниз ростками, чтобы создать своего рода невесомость. По его теории стебли должны были тянуться к центру и свету, поэтому снизу я установил лампу, чтобы рост был более активным. Фото №9,№10

Фото 9,10 – «Создание условий невесомости для Калифорнийского перца»

После проделанной манипуляции взошла и более сложная культура - калифорнийский перец. Очевидно, что теория действительно работает, в том числе и в условиях Севера, где особенно в Полярную ночь сильно не хватает солнца и тепла.

п.2.1.3 Выводы, сделанные на основе эксперимента

Япровел серию экспериментов, и получили интересные результаты, которые помогают понять, как живые существа реагируют на непривычные условия мини-фермы — своего рода маленького космоса. Рост различных культур показал, что несмотря на новые трудности, живое может адаптироваться и приспосабливаться, хотя и с изменениями.

Растения в мини-ферме растут медленнее, сложные культуры могут вообще не взойти. Рост может наблюдаться при изменении условий, например при переворачивании растения, и установки дополнительного освещения, стебли будут тянуться к центру, а корни будут располагаться вверху. Это показывает, что растения тоже зависят от гравитации, а её отсутствие заставляет их «запутаться» и искать другие способы расти. Такие наблюдения помогают нам понять, почему космические станции используют специальные методы выращивания растений — без почвы или с искусственным светом и питательными веществами. Кроме того, изменения в форме и цвете листьев указывают на то, что растение испытывает стресс, но продолжает бороться за жизнь.

Важно, что мои наблюдения и анализ помогают развить у детей моего возраста умение рассуждать, искать причины и делиться своими мыслями. В школе даже третьеклассники могут учиться исследовать, ставить гипотезы и понимать, что за каждым экспериментом стоит смысл и новые вопросы для изучения.

Также я увидел, что результаты моих экспериментов не совпадают с тем, что есть на Земле, и в них проявляются особенности «космической» жизни. Это вдохновляет развивать наблюдательность и критическое мышление — уметь видеть закономерности и отличия, понимать сложности причинно-следственных связей. Именно такой подход к анализу биологических данных помогает формировать навык практической экспериментальной работы на уровне, который выше среднего, что мотивирует к дальнейшему обучению и развитию.

Мои результаты демонстрируют, что маленькая мини-ферма — это не просто набор, а инструмент, который учит видеть жизнь под другим углом и понимать, что внешний мир и законы природы могут быть совсем другими вдали от Земли. Эти данные учат нас думать по-новому о жизни в космосе.

Перспективы использования мини-ферм для обучения младших школьников.

Проекты вроде моей мини-фермы открывают новые возможности для развития интереса к науке у младших школьников. Такой набор представляет собой удобный и наглядный инструмент, который объединяет знания из разных областей — биологии, инженерии и экспериментальной деятельности. Благодаря этому дети учатся не просто слушать теорию, а применять свои умения на практике, осознавая взаимосвязь между предметами. Применение проектного подхода в начальной школе способствует формированию у малышей умения работать в команде, обсуждать гипотезы и принимать решения. Маленькие исследования становятся для них основой формирования инженерного мышления и расширения представлений о мире. Это способствует формированию у учеников навыков решать практические задачи, что важно для успешной адаптации в будущем.

Раннее внедрение подобных проектов в образовательную программу помогает активизировать интеллектуальное развитие детей, расширяет их пространственное воображение, а также формирует основы научного метода — от наблюдения до обобщения результатов.

Таким образом, такие проекты делают обучение естественным наукам интересным и доступным каждому ребенку.

Заключение

В ходе работы над проектом «Мини-ферма в космосе» я познакомился с удивительным миром биологии в необычных условиях, которые имитируют космическую среду. Сам проводил эксперименты, получил первый отрицательный опыт, когда растения на моей ферме не взошли, вернулся к теории, попытался понять причин неудачи и снова пошел уже другим опытным путем.

Проект позволил мне не просто услышать теорию о космосе, а на практике увидеть и исследовать биологические процессы. Использование мини-фермы как инструмента для опытов поддержало развитие у меня навыков наблюдения, формирования гипотез и научного мышления. При этом важным результатом стало воспитание бережного и заботливого отношения к живым организмам — умения, которые необходимы и в обычной жизни, и в будущих научных исследованиях.

Полученные данные и опыт показывают, что даже в небольшом объёме и с помощью доступных средств можно глубоко и интересно изучать основы биологии и космоса. Это помогает формировать устойчивый интерес к естественным наукам и развивает творческие способности. Кроме того, проект демонстрирует возможности применения современных образовательных методик в учебном процессе, что способствует более активному и осознанному освоению материала.

Таким образом, проект «Мини-ферма в космосе» не только расширяет знания о жизни в невесомости, но и открывает путь в мир научных открытий. Он помогает понять, что наука доступна каждому, и развивает навыки, которые пригодятся в дальнейшем обучении и повседневной жизни. Это важный шаг к формированию научного мышления и любви к исследованию окружающего мира у самых юных ученых. Поэтому хотелось бы, чтобы такие практические наборы использовались на уроках, и каждый школьник мог сделать шаг к своему открытию.

Библиографический список

1. STEM-образование для детей: что учесть? | Блог 4brain [Электронный ресурс] // 4brain.ru - Режим доступа: https://4brain.ru/blog/stem-obrazovanie-dlya-detej-chto-uchest/, свободный. - Загл. с экрана

2. «Как объяснить ребёнку, что такое невесомость в космосе?» [Электронный ресурс] // yandex.ru - Режим доступа: https://yandex.ru/q/question/kak_obiasnit_rebionku_chto_takoe_v_3f047230/, свободный. - Загл. с экрана

3. Маркинов Иван Фёдорович АНАЛИЗ КАК МЕТОД ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ ИНТЕРПРЕТАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА // Проблемы современного педагогического образования. 2021. №72-1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-kak-metod-obucheniya-shkolnikov-interpretatsii-biologicheskogo-materiala (24.06.2025).

4. Внедрение STEM-образования в начальных классах: от теории... [Электронный ресурс] // solncesvet.ru - Режим доступа: https://solncesvet.ru/book_work/74388/, свободный. - Загл. с экрана

5. Все о китайской космической программе: от эксперимента... [Электронный ресурс] // www.pravda.ru - Режим доступа: https://www.pravda.ru/news/science/15369-kitaiskaja_kosmicheskaja_programma_pervyi_kosmonavt_jan_livei/, свободный. - Загл. с экрана

6. Задание №68974: Растение резуховидку Таля... — NeoFamily [Электронный ресурс] // neofamily.ru - Режим доступа: https://neofamily.ru/biologiya/task-bank/68974, свободный. - Загл. с экрана

7. Китайские астронавты запускают шелкопрядов в невесомость... [Электронный ресурс] // tr-page.yandex.ru - Режим доступа: https://tr-page.yandex.ru/translate?lang=en-ru&url=https://www.scmp.com/news/china/policies-politics/article/2038678/chinese-astronauts-and-silkworms-prepare-studies-space, свободный. - Загл. с экрана

8. Космос для детей [Электронный ресурс] // ismart.org - Режим доступа: https://ismart.org/library/kosmos-dlya-detey, свободный. - Загл. с экрана

9. Методика проведения занятия по методологии [Электронный ресурс] // pedsovet37.ru - Режим доступа: https://pedsovet37.ru/storage/documents/n9hrwxh9czxpesd23wqyt7bmxrmqevrib34ikwyu.pdf, свободный. - Загл. с экрана

10. Методическая разработка [Электронный ресурс] // engineerschool.permedu.ru - Режим доступа: https://engineerschool.permedu.ru/media/f/5907013321/златина_работа1.pdf, свободный. - Загл. с экрана

11. На "Тяньгун-2" продолжается эксперимент по выращиванию... [Электронный ресурс] // russian.cctv.com - Режим доступа: https://russian.cctv.com/2016/10/27/videyskevpl5qnbl5zew4pti161027.shtml, свободный. - Загл. с экрана

12. Набор для опытов «Моя мини-ферма» | Прогресс ленд [Электронный ресурс] // progress-land.ru - Режим доступа: https://progress-land.ru/products/nabor-dlya-opytov-moya-mini-ferma, свободный. - Загл. с экрана

13. Набор для опытов «Моя мини-ферма», выращивание растений... [Электронный ресурс] // k-toy.ru - Режим доступа: https://k-toy.ru/products/nabor-dlya-opytov-moya-mini-ferma-vyraschivanie-rasteniy-v-kosmose, свободный. - Загл. с экрана

14. Отзывы на Набор для опытов «Моя мини-ферма» (арт. 9834692) [Электронный ресурс] // www.sima-land.ru - Режим доступа: https://www.sima-land.ru/9834692/otzyv-o-tovare/nabor-dlya-opytov-moya-mini-ferma/, свободный. - Загл. с экрана

15. Познавательный рассказ. Что такое невесомость? [Электронный ресурс] // academy-of-curiosity.ru - Режим доступа: https://academy-of-curiosity.ru/poznavatelnye-rasskazy/chto-takoe-nevesomost/, свободный. - Загл. с экрана

16. Почему космонавты попадают в невесомость - объяснение для... [Электронный ресурс] // v-kosmose.com - Режим доступа: https://v-kosmose.com/kosmos-dlya-detei/pochemu-kosmonavtyi-popadayut-v-nevesomost/, свободный. - Загл. с экрана

17. Растения в космосе: от резуховидки Таля до хлопка | «Табрис» [Электронный ресурс] // magazine.tabris.ru - Режим доступа: https://magazine.tabris.ru/stories/ogorodami-k-zvezdam/, свободный. - Загл. с экрана

18. Резуховидка Таля — Википедия [Электронный ресурс] // ru.wikipedia.org - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/резуховидка_таля, свободный. - Загл. с экрана

19. Статья «Биологическое образование будущего...» [Электронный ресурс] // - Режим доступа: , свободный. - Загл. с экрана

20. Тутовый шелкопряд: фото, где обитает, как делает шелк [Электронный ресурс] // moya-planeta.ru - Режим доступа: https://moya-planeta.ru/travel/view/tutovyj_shelkopryad, свободный. - Загл. с экрана

21. Федеральное государственное бюджетное образовательное... [Электронный ресурс] // vkr.pspu.ru - Режим доступа: https://vkr.pspu.ru/uploads/1360/kilina_vkr.pdf, свободный. - Загл. с экрана

22. ЭВРИКИ Набор для опытов «Моя миниферма», 2 этажа... [Электронный ресурс] // eonc.ru - Режим доступа: https://eonc.ru/products/evriki-nabor-dlya-opytov-moya-miniferma-2-etazha, свободный. - Загл. с экрана

Приложение № 1 Таблица №1 «Первая попытка высадки растений»

Таблица 1