W listopadzie 2021 roku dwa zespoły uczniów z naszej szkoły podjęły wyzwanie projektu "Astro Pi - Mission Zero" organizowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) i Fundację Raspberry Pi. Projekt ten oferuje uczestnikom w wieku do 14 lat możliwość uruchomienia napisanego przez nich kodu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej!






Zespoły piszą program do wyświetlania wiadomości i odczytu czynników środowiskowych (temperatury, wilgotności) na komputerze Astro Pi, znajdującym się na pokładzie ISS - efekt widzą astronauci wykonujący swoje codzienne zadania.



Komputer Astro Pi to specjalnie przygotowania wersja komputera Raspberry Pi, po polsku często zwanego "malinką". Jest to jednopłytkowy komputer, który powstał w celach edukacyjnych. Projekt narodził się w Wielkiej Brytanii. Jego twórca, Eben Upton wraz z kolegami z Uniwersytetu Cambridge zaprojektował go jako tani, programowalny komputer dla programistów, ludzi pasjonujących się robotyką i elektroniką.




Raspberry Pi 4B+ - komputer jednoukładowy, którego używaliśmy w projekcie



W największym skrócie - Raspberry Pi to miniaturowy komputer. Określenie "miniaturowy" jest jak najbardziej na miejscu, ponieważ ma on wymiary zbliżone do karty kredytowej (oczywiście poza grubością). To cały, w pełni funkcjonalny, komputer!

Projekt naukowy "Astro Pi - Misja Zero " to nie tylko efektowy program, który napisaliśmy i wysłaliśmy - dosłownie - w Kosmos. To przede wszystkim możliwość zdobycia umiejętności programowania w jednym z najpopularniejszych obecnie języków programowania, jakim jest Python.

Nauczyliśmy się programować działanie różnorodnych urządzeń. Komputery, które wykorzystywaliśmy do naszego projektu to jednopłytkowe komputery Raspberry Pi. Na zdjęciach poniżej pokazujemy, co składało się na zestaw niezbędny do naszych zajęć. Takie właśnie zestawy wykorzystywaliśmy do realizacji projektu... .

Raspberry Pi to komputer, którego pełne możliwości możemy poznać dopiero wtedy, gdy wyposażymy go w różnorodne czujniki i układy elektroniczne sterujące działaniem różnych urządzeń. Aby było to możliwe, musimy nasz komputerek wyposażyć w odpowiednią nakładkę, czyli tzw. "Kapelusz" (Hat).

Podczas większości zajęć naszej grupy projektowej wykorzystwaliśmy najpierw kapelusz o nazwie "Base Hat". Pozwala on na podłączenie różnorodnych czujników i modułów - obecnie istnieje ich ponad 60. Program, który wysłaliśmy na stację ISS wykorzystywał jednak inną nakładkę, inny "kapelusz" - tzw. "Sense Hat".




Base Hat, którego używaliśmy na zajęciach





Na zajęciach, na których przygotowywaliśmy program do wysłania na Międzynarodową Stację Kosmiczną posługiwaliśmy się specjalną nakładką na Raspberry Pi - wspomnianym "kapeluszem" Sense Hat. Nakładka ta posiada szereg wbudowanych czujników (w tym wilgotności i temperatury) oraz specjalny wyświetlacz, złożony z 64 diod RGB. To właśnie na tym wyświetlaczu pojawiają się liczby reprezentujące wyniki pomiarów wilgotności i temperatury oraz komunikat dla astronautów.





Kapelusz Sense Hat





Malina z Sense Hat'em



Napisaliśmy, sprawdziliśmy w działaniu i wysłaliśmy nasze programy. Organizatorzy Projektu przetestowali je i wysłali na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), gdzie zostały uruchomione. Na potwierdzenie tego otrzymaliśmy od Europejskiej Agencji Kosmicznej certyfikaty, które to potwierdziły.

Ostatnim elementem naszego projektu było zaprezentowanie naszych działań całej społeczności szkolnej. Przeprowadziliśmy to na spotkaniu, w którym uczestniczyli również zaproszeni goście, zainteresowani naszymi osiągnięciami w zakresie programowania i nowych technologii.



Sukces kosmicznej Astro Pi z 2021 roku zainspirował nas do podjęcia kolejnego wyzwania - nieporównanie trudniejszego niż poprzednia. Przystępując w tym roku do Misji Space Lab, należało samodzielnie opracować założenia eksperymentu, który można będzie zrealizować na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Tym razem występujemy jako jeden pięcioosobowy zespół - nazywamy się "Team5G".

Zaplanowany przez nas eksperyment polega na pomiarze i rejestracji parametrów środowiskowych w module „Columbus” Międzynarodowej Stacji Kosmicznej za pomocą czujników ciśnienia, temperatury i wilgotności nakładki Sense Hat przy jednoczesnym sprawdzaniu stopnia aktywności pracujących w module astronautów. Do wykrywania i badania stopnia aktywności wykorzystaliśmy czujnik ruchu oraz czujnik oświetlenia.



Zarejestrowane wyniki zostaną przeanalizowane i pozwolą stwierdzić, czy aktywność pracujących na stacji ludzi wpływa na parametry środowiskowe stacji (w module „Columbus”), a jeśli tak, to w jakim zakresie.

Nasz pomysł okazał się na tyle dobry, że został zakwalifikowany do Fazy II projektu.

Pierwsza wersja naszego programu powstawała na dwóch komputerach Raspberry Pi z nakładkami Sense Hat. Komputerów tych używalyśmy realizując w ubiegłym roku Misję Zero.

Po zakwalifikowaniu Team5G do fazy II Projektu otrzymaliśmy od Organizatorów komputer jednoukładowy identyczny z tym, na jakim będzie realizowany nasz program na stacji kosmicznej.

Przesyłka z Londynu – rozpakowanie i przygotowanie do uruchomienia …




Paczka od Fundacji Raspberry Pi





Zestaw Astro Pi 2022





Wypakowujemy zawartość zestawu Astro Pi ...





Pierwszy test nowej "Maliny"



Nasz najnowszy Raspberry Pi jest właśnie wykorzystywany do testowania kolejnej wersji naszego programu. Od naszych starych „Malinek” różni się ilością pamięci RAM – ma jej czterokrotnie więcej. Podczas testu rejestrujemy dane środowiskowe i jednocześnie zapisujemy informacje o aktywności ludzi w pobliżu urządzenia. Wszystkie dane trafiają do pliku .CSV



Test roboczej wersji fragmentu kodu



17 lutego dokonaliśmy ostatnich zmian w kodzie naszego programu. Program ponownie został uruchumiony i pomyśnie przeszedł 3-godzinny test działania, tworząc poprawny plik z danymi. Następnie został przesłany do organizatorów wraz z opisem założeń projektu. Czekamy na Fazę III - czyli uruchomienie naszego programu na 3 godziny na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i przesłanie danych, które program zapisze!

Zapraszamy na podsumowanie projektu - Maj 2022