Планетарии и обсерватории в школах зачастую считаются роскошью. Почему дорогая игрушка порой пылится на школьном складе? Как превратить ее в многофункциональный инструмент для преподавания разных дисциплин, а также сделать точкой притяжения всего городского сообщества? Попробовали разобраться.
Планетарии в школах важны настолько, насколько мы как страна хотим сохранить статус космической державы, считает астроном, руководитель подразделения «Планетарий» в школах №19 и №69 Иркутска Дмитрий Семенов. «Космос – в прямом смысле наше все. Мы не задумываемся, сколько всего в нашей жизни связано с ним. По количеству открытий в науке астрофизика сейчас – самая передовая область. Лучше заплатить относительно небольшие деньги за школьные планетарии и потом иметь своих специалистов и технологии, чем покупать их за рубежом», – говорит он.
Глобальная задача «приземляется» на школьную почву сравнительно легко. По сути, планетарий не самоцель, а средство, помогающее в работе с детьми. Это универсальный инструмент, еще одно школьное пространство, которое удобно использовать для визуализации учебных программ. Педагоги-энтузиасты в школьных планетариях помимо астрономии проводят уроки географии, физики, химии, истории и литературы. У московского планетария им. Максимачёва есть программа, посвященная творчеству Джона Рональда Толкина, и фильм об использовании астрономических знаний во время Второй Мировой войны. Научный руководитель планетария Андрей Фесенко читает лекции об астрономии в живописи.
«Планетарий поднимает интерес к науке как таковой. У нас растет поколение визуалов, которым в единицу времени при помощи планетария можно дать больше информации. Она произведет более яркое впечатление по сравнению со скучной книжкой»
Сергей Язев, директор Астрономической обсерватории Иркутского госуниверситета
С помощью планетария можно увлечь детей самого разного возраста. Специалисты считают, что начинать можно лет с четырех-пяти. В планетарий к Дмитрию Семенову регулярно ходят старшие группы детского сада. Но идеальный с точки зрения интереса «активный астрономический» возраст – 5-6 класс. Оборудование в планетарии может быть скромным, но квалификация преподавателя (или приглашенных лекторов) и качество демонстрируемых фильмов – максимально высоким из возможного, считает директор планетария им. Максимачёва Алексей Шустров.
Как устроен планетарий
Планетарий состоит из непроницаемого для света и осадков сферического купола и системы, которая проецирует движущееся или неподвижное изображение на его внутреннюю поверхность.
Проекционная система больших планетариев обычно состоит из нескольких проекторов, плоские изображения с которых при помощи специальной программы преобразуются в одну сферическую (зрители сидят по кругу). Бюджетная альтернатива – один проектор, который направляет луч на купол через зеркальную полусферу или четвертинку сферы (зрители сидят спиной к проектору).
Купол планетария должен иметь минимальный диаметр 5 метров. Он может быть сделан из разных материалов, покрытых светоотражающим слоем – полимера, оштукатуренного бетона или гипсокартона. Есть также вариант из двух «герметичных» слоев ткани с вакуумом между ними. Конструкция опирается на металлический каркас или поддерживается воздуходувом. Она может быть мобильной (ткань) или стационарной (металл). Мобильная версия вмещает до 25 человек и монтируется в течение 30-40 минут. Ее можно установить в актовом, спортивном зале или на улице.
Через проекционную систему на куполе демонстрируются фильмы, ролики и слайды. Также при помощи специальных программ (одна из самых распространенных – Stellarium – разработка французского программиста Фабиана Шеро) можно ставить космические эксперименты и создавать сценарии, например, ускорять и замедлять время, перемещаться во времени и изучать важные астрономические даты, виртуально перемещаться на небесное тело и вести наблюдения с него.
«Почва» для планетария: какие условия важны
Координатор и его круг
Планетарий – особая, не являющаяся обязательной структура в школе. А потому для его появления и успешного существования нужна политическая воля директора школы, считает Алексей Шустров: «Астрономия – дисциплина мировоззренческая. Она помогает понять, где человек вообще находится, почувствовать, что он меньше, чем песчинка, но при этом часть огромной вселенной. Здесь все зависит от директора. Если он человек увлеченный, то планетарий будет организован сверху». Но без энтузиаста-педагога, который планомерно занимается развитием, планетарий останется грудой оборудования. «Как только я в школе появляюсь, там появляется и астрономия. Ухожу – и астрономия уходит», – сетует руководитель Центра астрономического и космического образования «Воробьевы горы» Дмитрий Насонов.
Иллюстрация: Александра Ржаницына
Но и энтузиаста недостаточно. Главная задача педагога – стать координатором и собрать вокруг себя специалистов разных профилей, связанных с астрономией, которые станут консультантами (например, на случай поломки оборудования) и наставниками, если нужно прочесть школьникам углубленную лекцию по конкретной астрономической теме. Например, за 22 года с момента основания в подольской школе №29 астрономического комплекса, вокруг него сформировалась серьезная «внешняя» команда. Она состоит из выпускников школы и не связанных с ней специалистов, работающих в смежных областях. «Люди закончили вузы, диссертации защитили, возвращаются. Они лекции читают в рамках дополнительного образования. Несколько кандидатов наук – и биологи, и математики, и химики. Часть сам взрастил, а часть пришли просто сами – сумасшедшие», – говорит учитель физики, инициатор и инвестор астрономического комплекса Игорь Царьков.
Найти технический персонал – компьютерщиков, для работы в планетарии нет проблем, а вот с учителями беда, сетует Дмитрий Семенов. В 2009 году астрономию исключили из учебного плана российских школ. И за восемь лет до 2017-го, когда предмет снова стал обязательным, в процессе подготовки педагогов образовался провал. В новых ФГОСах, принятых осенью 2022 года, астрономии снова нет.
Если у педагога энтузиазм есть, но недостаточно квалификации, есть два выхода – участвовать в занятиях Школы лекторов планетариев, которые регулярно устраивает Ассоциация планетариев России, и приобретать для показа полнокупольные учебные фильмы, сделанные профессиональными астрономами. Такой контент, например, делает команда планетария им. Максимачёва. Бессрочная лицензия на любой их фильм для младшей и средней школы стоит 40 тысяч рублей, на серию из 8 фильмов - 200 тысяч рублей.
Задача
Квест с препятствиями: как познакомить школьников с настоящей наукой
Для многих очевидно, что планетарий в школе должен работать в первую очередь на популяризацию астрономии и доступность, а не на проведение высокоточных исследований. При этом под бюджетным школьным куполом действительно сложно бывает сделать полное затемнение и добиться такой же четкой картинки, как, например, в знаменитом Московском планетарии.
Оптимум, как всегда, посредине. «Когда-то я думал, что проецирование луча на четвертинку зеркала – даже хуже, чем ничего. А сейчас считаю, что это имеет право на существование. Такого устройства достаточно, чтобы заинтересовать детей. А если еще им дать винтики покрутить, то вообще замечательно», – считает Алексей Шустров. Он вспоминает, как во время ремонта Московского планетария на представления, организованные командой планетария им. Максимачева в Политехническом музее с использованием небольшого мобильного планетария невозможно было купить билет. Кто-то из знатоков говорил сначала, что мобильный планетарий – ерунда. Но потом менял мнение, потому что видел достойную картинку.
Сколько стоит и как выбрать
Простейшую версию школьного планетария, по расчетам Алексея Шустрова, можно построить за 250 тысяч рублей. В эту сумму укладывается небольшой (5-6 метров в диаметре) мобильный вакуумный купол отечественного производства, проектор и полусферический зеркальный отражатель.
Конструкция качеством повыше – аналогичный купол, но с более дорогим, лазерным проектором и объективом «рыбий глаз» для проецирования на сферу, обойдется ориентировочно в 1,5 млн рублей.
Дети изучают газовую туманность. Фото предоставлено планетарием школы №19
И наконец, самый высокий уровень – планетарий с «капитальным» куполом и оптико-механическим проектором. В иркутской школе №19 одиннадцатиметровый планетарий в 2018 году обошелся городскому департаменту образования в 56 млн рублей, говорит Дмитрий Семенов. Из этой суммы 33 млн. рублей ушло на покупку уникального оптико-механического прибора Ziess для демонстрации звездного неба. Остальные 23 млн. рублей потратили на купол, отечественную проекционную систему для демонстрации фильмов, состоящую из восьми проекторов и сервера с программным обеспечением, а также расходные материалы – в первую очередь специальные лампы. Комплект ламп стоит около 200 тысяч рублей и служит, по словам Семенова, около двух лет. Планетарий возводился одновременно со зданием школы, на строительство которой в общей сложности было потрачено около 1 млрд. рублей.
Телескоп для натурных наблюдений звездного неба в структуре затрат школьного астрономического сообщества – не самая затратная вещь. «Для работы даже в условиях городской подсветки можно приобрести отечественный вполне долговечный телескоп с объективом диаметром 200 мм стоимостью 200 тысяч рублей», – считает Дмитрий Семенов.
За выбор такой специфической техники, как оборудование для планетария важно браться после специальной подготовки. Если у учителя нет возможности глубоко погружаться в инженерные тонкости, можно прибегнуть к внешней консультации. «Например, у меня нет глубоких познаний в электронике. Так что по этой теме я ищу консультанта», – говорит Дмитрий Семенов. «Стоит довериться профессионалам, серьезным ученым-популяризаторам науки, тем, кто дорожит добрым именем», – советует Алексей Шустров.
КАК ЭТО ДЕЛАЕТСЯ
Иркутск: планетарий в школе как точка притяжения горожан
За двадцать лет Дмитрий Семенов приложил руку к созданию четырех планетариев в родном Иркутске. Первый был построен в 2014 году на средства группы «Метрополь» Михаила Слипенчука. Четырехэтажный комплекс площадью 1300 кв. метров с 9-метровым куполом и системой из двух проекторов обошелся ориентировочно в $5 млн. За два года, в течение которых Семенов был исполнительным директором планетария, предприятие вышло на текущую окупаемость и приносило ежегодно около 14 млн рублей выручки.
В 2016 году из-за конфликта с местным представителем собственника Семенову пришлось уволиться. Следующие три своих проекта он реализовал на государственные деньги. Тогдашний мэр Иркутска Дмитрий Бердников предложил специалисту и его коллегам спроектировать планетарии для двух строящихся школ города. Планетарий в школе №19 рассчитан на 90 зрителей и до сих пор является крупнейшим подобным объектом на территории российских школ. Для того, чтобы «вписать» его в пространство школы подрядчику пришлось внести изменения в проект, и для будущего планетария отвели пространство на третьем этаже площадью 11 на 11 метров. Предусмотрели отдельный вход и лифт, чтобы принимать детей из окрестных школ и детских садов, а также взрослых горожан.
Прибор Ziess и просмотр фильма. Фотографии предоставлены планетарием школы №19
Подбирая оборудование, Дмитрий Семенов нашел бюджетный вариант купола отечественного производства. Каркасно-вакуумная модель обошлась в 2,2 млн рублей (для сравнения: альтернатива из перфорированного алюминия в импортном исполнении 35 млн рублей).
«При строительстве планетария важно выбирать максимально долговечное оборудование. Я знаю планетарии, которые обновили технику, и качество картинки ухудшилось. Мое мнение: надо брать законодателя мод», – объясняет Семенов. Готовясь к закупке, он посетил крупнейших производителей проекционных систем, в том числе Carl Zeiss в Германии, Barco в Бельгии, а также французского разработчика программного обеспечения RSA Cosmos. Остальные изучил в работе в планетариях своих коллег.
Школьные планетарии Семенова имеют статус подразделений дополнительного образования. На уроки астрономии, физики, окружающего мира, ОБЖ, географии и химии приходят не только «местные», но и ученики других школ города. По выходным здесь проводятся платные (от 300 рублей для ребенка до 1000 рублей для взрослого) научно-музыкальные программы. Например, после лекции про равноденствие выступает с концертом группа «Доктор джаз», а после рассказа о современной космонавтике показывают ролики с запусками ракет, и выступает рок-группа «Эфемера». «По выходным через наш школьный планетарий проходит иногда до 600 человек», – говорит Семенов.
Прекрасно работает на популяризацию и «тротуарная» астрономия [телескоп устанавливается прямо на улице – EdDesign mag]. Работа с телескопом на улице – это еще и неформальное общение, в котором вместе с детьми с удовольствием участвуют родители. Семенов регулярно приглашает в свой планетарий космонавтов, которые читают лекции.
«Даже в городе с его засветкой Луну и Сатурн с кольцами увидеть можно. Это очень впечатляет обывателя, когда он видит планету, свет от которой преодолевает 1,5 млрд км меньше, чем за час. Мы стараемся, чтобы дети приходили с родителями, и потом им было, что вместе обсудить. Так лучше воспринимается материал, потому что дети чувствуют поддержку в семье»
Дмитрий Семенов, руководитель подразделения «Планетарий» в школах №19 и №69 г. Иркутска
Подольск: школьный центр управления полетом и запуск спутника
Пространство под планетарий в школе №29 было заложено еще до того, как она стала собственно школой. В конце 80-х здесь строили дворец пионеров, дело до конца не довели и в итоге превратили в школу. В 2001 году пространство для занятий астрономией начал осваивать учитель физики, в прошлом предприниматель Игорь Царьков. Купил отечественный телескоп Тал-150 и вечерами занимался со школьниками прямо на крыше школы.
Фото: Игорь Царьков
За несколько следующих лет в школе на спонсорские деньги построили 6-метровый купол планетария и небольшую обсерваторию. Телескоп Тал-150 заменили автоматизированным американским Meade LX90. С его помощью можно автоматизировать процесс подготовки к наблюдениям – задать программу исследования, порядок просмотра объектов, сэкономить время и силы на перенастройке прибора. Сейчас обсерваторией и самим телескопом можно управлять удаленно. «Ночью сидишь с чашкой чая за компьютером и смотришь на звездное небо. Недавно я делал работу, в которой изучил все варианты космической гибели Земли. Мы с галактикой Андромеды движемся навстречу друг другу и через 2 млрд лет столкнемся. Это одна из восьми 100-процентных космических угроз для Земли», – говорит участник Научного школьного общества школы №29 Алексей Язынин.
Пять лет назад школьники предложили Игорю Царькову радикально решить проблему облачной погоды, которая мешает наблюдениям. Решено было построить и запустить собственный спутник с телескопом, чтобы наблюдать небеса 365\24. Для начала Царьков нашел профессионалов, которые умеют запускать спутники. В течение двух следующих лет школьным проектом руководил доцент МГТУ имени Баумана, разработчик космической техники Александр Шаенко, к тому моменту уже запустивший спутник «Маяк».
В небольшом пространстве рядом с планетарием соорудили центр управления полетами. Три спутниковые антенны, установленные на крыше, получают сигналы со спутников и передают их для обработки в систему из нескольких компьютеров с персональным сервером. «Сейчас мы принимаем телеметрию с 13 спутников, в том числе «ВДНХ-80» и «Кузбасс». У их владельцев нет оборудования для приема данных. Нужно платить за эту услугу коммерческим компаниям. А мы делаем бесплатно», – говорит Игорь Царьков.
Иллюстрация: Александра Ржаницына, устройство ЦУП
Параллельно с созданием ЦУП школьники учились работать на лазерных станках с ЧПУ (есть в школьном кабинете технологии) и делали деревянные макеты деталей будущего спутника. Затем учились делать печатные платы. Оборудование для их изготовления досталось школе после списания с соседнего предприятия. Чтобы запрограммировать телескоп спутника для работы на орбите, важно было научиться ювелирно им управлять. «После запуска в телескопе уже ничего не исправишь. Нужно на земле научиться наводить, разворачивать прибор в пространстве», – объясняет Игорь Царьков.
Год назад школа выиграла грант Фонда содействия инновациям и приобрели «заготовку» – систему блоков для спутника формата Кубсат 3U с бортовым компьютером и системой стабилизации ориентации. Под руководством специалистов школьники выполнили чертеж телескопа. Его изготовила одна из профильных компаний. Тогда же руководство проекта взял на себя партнер Александра Шаенко по проекту «Маяк», глава компании «Стратонавтика» Денис Ефремов. Под его руководством школьники провели во Владимирской области стратосферные испытания инженерного образца спутника. К шару, наполненному гелием, подвесили пять спутников и запустили. Он поднялся на высоту 30 км. За время подъема проверяли работу телескопа и программы передачи данных. Затем шар взорвался, а спутники на парашюте спустились на землю. Их нашла специальная поисковая команда (отклонение около 100 км) благодаря gps-маячкам.
Сейчас команда занята непосредственно подготовкой к запуску спутника. Он запланировал на конец июня 2023 года с космодрома Восточный. Расходы на запуск взяла на себя корпорация «Роскосмос».
«Астрономические» обстоятельства школы: что нужно иметь в виду
- Для функционирования школьного планетария необходимы специальные штатные единицы. Не всякий учитель физики возьмет на себя такую дополнительную нагрузку. Один из распространенных вариантов – создавать внутри школы подразделение дополнительного образования.
- Специалистов, способных использовать весь ресурс планетария и содержать в надлежащем состоянии технику, критически мало. С сентября 2022 года астрономия исключена из списка обязательных предметов ФГОС. Значит, количество преподавателей будет сокращаться.
- Школьным планетариям не хватает профессиональных учебных фильмов, которые сделаны в полнокупольном формате. При этом в открытом доступе есть контент низкого качества и «пиратское» видео. При выборе материала важно опираться на мнение экспертов-астрономов. Еще одно решение – производство контента в школе. Планетарий им. Максимачева разработал и опробовал программу по проектной работе для школьников по созданию контента для купольного экрана.
- Популярность астрономии как кружковой дисциплины для старшеклассников падает. «Дети сейчас очень прагматичны: хотят делать то, что принесет пользу. Настраиваются на лихие олимпиады для повышения балла ЕГЭ. Так что основная надежда – на пяти- шестиклассников, которые еще об экзаменах не думают», – говорит Сергей Язев.
- Школьные поколения сменяются очень быстро. А сложные навыки, необходимые для работы в планетарии, обсерватории и кружке спутникостроения, прививаются медленно. «У нас все время цейтнот, потому что над проектом спутника мы работаем один день в неделю – в субботу. Ведь у всех детей есть другие дела», – сетует Игорь Царьков.
- Для школьников работа в планетарии или обсерватории – процесс обучения, а не работы. «Все навыки дети осваивают в процессе, поэтому в результате на проект уходит втрое больше денег по сравнению с «взрослым» вариантом», – говорит Игорь Царьков.
Построить сейчас планетарий не проблема. Но просто купол с вывеской – это не планетарий. Не стоит насаждать астрономию где попало, считает Сергей Язев. По его мнению, такие планетарии не будут загружены, в них нечего будет показывать.
«Нужно начинать с людей: воспитывать преподавателей. Главное в планетарии – человек, лектор, популяризатор, пропагандист. Навороченное оборудование в планетарии – это его инструменты. Если нет человека, то никакой инструмент не поможет»
Сергей Язев, директор Астрономической обсерватории Иркутского госуниверситета
