Такий холодний, ми, мабуть, не можемо придумати багато речей, пов’язаних із содовою консервою, що ми щойно закінчили пити, не переживши її та не викинувши в сміттєвий бак. Чому наступного разу не перетворимо його на банку-супутник та не запустимо власне моделювання космічної місії? Зрештою, пікосателітний дизайн став дитячою грою.

перший

Саме така пропозиція Electronic Cats, молодої мексиканської компанії, яка займається розробкою вільного програмного забезпечення з відкритим кодом для руху виробників в країні, була створена "як місцева альтернатива зниженню цін на імпорт технологій з-за кордону", пояснює Серджо Сабас, один із чотирьох засновників.

Ось так вони почали з перших карток і наборів, пікосателіти та імітація космічних місій прибули пару років тому від руки іншого його колеги, Феліпе Варели, який за часів роботи в Мексиканському космічному агентстві контакт з ініціативами CanSat, де завдання полягає в інтеграції моделювання реального супутника в об'єм розміром 350 мілілітрових содових банок.

"Люди думають, що космічна місія - це відправитися в космос, коли насправді 70% космічної місії виконується на місцях".

Початковою метою мексиканської компанії було зосередити її на дітях близько 16 років, а також на тому, що це набір, за допомогою якого більше нічого не потрібно купувати, просто зібрати та запрограмувати. Пізніше, навколо набору CatSat, вони почали створювати всю методологію космічних місій, і тепер їх невеличка вікі "є найбільшим збірником іспанської мови щодо створення такої космічної місії: планування, моделювання запуску та відновлення", Сабас.

«Новий CatSat Zero - це як повернення до початку. Він менший, набагато більше пам’яті, щоб завантажити більше інформації, відкриваючи можливість включення різноманітних мов програмування від Arduino, MakeCode, Circuit Python, ... Ми створили три модулі для блочного програмування: один для GPS, інший для вимірювання якості повітря і останній для температури, вологості та атмосферного тиску ".

Два з них вже доступні в офіційній версії MakeCode від Microsoft і в версії 3.0, яку вони планують отримати для громадськості цього лютого, а наземна станція буде програмована за допомогою Scratch, говорить Сабас.

"Ми працюємо над тим, щоб зробити посібник дедалі доступнішим, але врешті-решт, це питання бажання. З CatSat 1 у нас є випадки вчителів, які не знали ні про програмування, ні про електроніку, і вже робили це. Є посібник, наше програмне забезпечення і, звичайно, підручники з Youtube ".

Серед інших спрощень у переглянутій моделі - чия бета-фаза завершилась і вже тестується серед школярів - використовується MicroPython (мова, схожа на Python, але для вбудованих систем), і задумано меншу і базову земну станцію, яка встановлюється через "Catwan", USB-пристрою, за допомогою якого вам просто потрібно перетягнути компоненти на комп'ютер і почати програмування.

Але без сумніву, серед усіх новинок тим, чим найбільше пишається команда Electronic Cats, є підтримка від Arduino з офіційною дошкою MKR1300, за допомогою якої кожен може зробити власну версію пікосателіта без необхідності купувати комплект придбавши його в будь-якому пункті розповсюдження Arduino.

Співпраця з відкритою платформою електронного програмування продовжує розвиватися, і цього року мексиканці співпрацюють в рамках офіційної програми Arduino, щоб відзначити 50-річчя людини на Місяці.

Закриття науки про супутник у балончику

Ця забита фраза "розмір має значення", безумовно, є передумовою, коли ми говоримо про нанотехнології. А якщо не те, що вони розповідають Роберт "Боб" Твіггз, Американський професор астронавтики та космічних наук, якому деякі з небагатьох доступних джерел, що документують явище супутників-балончиків, приписують ідею встановлення супутника у порожній контейнер кока-коли.

Одностайним є визнання того, що саме він разом з іншим професором університету з Каліфорнії Жорді Пуїг-Суарі винайшов у 90-х концепцію CubeSat, яка згодом стане промисловим стандартом для розробки та використання супутників у мініатюрні.

Сам Твіггс в інтерв’ю Space.com визнав, що знайшов цей тип пікосателіта - як називають супутники масою від 100 грам до 1 кілограма - у кубічній формі завдяки «коробці з ляльками, що мала 4 дюйми» до на які він склеїв кілька сонячних елементів, поки не побачив, скільки вміститься. "У нього вистачило напруги для того, що мені потрібно, тому я вирішив, що це буде розмір", - розповів він у 2010 році.

Саме на рубежі двадцятого століття студенти університетів починають розробляти перші проекти космічних нанотехнологій і реєструють перші змагання супутників, укладених у содову банку, як це зафіксовано Європейським космічним агентством (ESA) у своєму розділі, присвяченому супутникам-канам.

Проект CanSat повинен бути два основні елементи: батарея або сонячні батареї для забезпечення роботи супутникової системи, мікропроцесор, що дає життя сенсорам запрограмований у пристрій, який передаватиме інформацію, яка буде отримана в рамках місії, і парашут, щоб пізніше отримати пристрій.

Крім того, вони можуть включати елементи, які будуть підключені до мікропроцесора, відправляючи інформацію до наземного центру управління, такі як GPS-приймач для відстеження його геолокації в реальному часі, термометр для вимірювання температури, барометр для вимірювання атмосферного тиску або камера для запису зображення, серед багатьох інших елементів. Кожен з них служить для підготовки пікосателіта до відповідної місії.

Три найпоширеніші типи місій: телеметрія (зв’язок на великі відстані), повернення назад (посадка та переміщення пристрою) та контроль у повітрі (вирішення, куди впасти). І серед найпоширеніших цілей аналізу є: вимірювання якості повітря, захоплення бактерій, запрограмоване відкриття парашута, коли пікосателіт виявляє певну щільність повітря.

В даний час існує досить активна універсальна мережа CanSat, яка проводить змагання такого типу у всьому світі, такі як ті, що просуваються ЄКА, НАСА та іншими національними космічними агентствами та університетами.

Космічна місія "зроби сам" у п’ять кроків

Набір за замовчуванням, такий як CatSat Zero, включає все, що потрібно для розробки космічної місії "зроби сам" (електронні табло, датчики та аеростат) всього за два тижні розвитку і це коштує близько 500 доларів. Але від Electronic Cats вони пам’ятають, що придбання деталей самостійно та трохи більше часу можна досягти за три чверті цієї ціни.

У вищезазначеному наборі всі компоненти нерозібрані, тому паяльник необхідний для їх припаювання та додавання необхідного гелію для аеростата та дозволу пікосателіту літати. Єдиним ключовим компонентом, який не включений, є парашут, необхідний для спуску пікосателіта, коли він закінчив свою місію, але всі математичні розрахунки надані вам для створення для себе, як частина задоволення від цього типу експерименту.

Встановлення місії, пояснює Сабас, Він розділений на дві частини: пікосателіт і земну станцію, Останній є частиною пристрою, який підключається до комп’ютера і отримує різну інформацію, що надсилається пікосателітом під час його поїздки, таку як температура, вологість, геолокація тощо.

  • Для збірка технічна частина пристрою, довідник, доступний на GitHub, докладно описує покрокову підтримку, додатково, із зображеннями того, як має бути зібрана кожна з карт, що згодом дасть життя маленькому супутнику, отримуючи замовлення, вказані в процесі програмування.

Встановіть батарею (або сонячні батареї, якщо ви виберете цей тип енергосистеми), аеростат для запуску пристрою та парашут для спуску.

  • Програмування пристрою було спрощено, завдяки чому можна просто підключити USB, що входить до комплекту, і просто перетягнути папку з необхідним програмним забезпеченням для програмування пікосателіта. код базується на Arduino і ми надаємо вказівки щодо того, яку інформацію повинен надсилати пікосупутник, як він повинен реагувати та які найпоширеніші помилки.

  • Метод запуску, запропонований CatSat, і найпоширеніший, - це метеорологічний зонд, Іншими словами, випускається повітряна куля, складена із шматка латексу діаметром близько двох метрів, що дозволяє досягти стандарту у висоту 20 або 25 кілометрів «вже в стратосфері», хоча максимальна висота досягла 40-50 кілометрів, каже Сабас.

Також можливо, залежно від ступеня складності, яку шукає проект, прикріпити CanSat до невеликої ракети (є такі, що здатні досягати 500 км/год) або до безпілотника, який піднімає пікосателіт, і через запрограмований механізм. він звільниться від нього, залишаючи CanSat вільним падінням, виконуючи свою місію.

  • Після того, як ви зібрали та працюєте, ви надсилаєте інформацію, однією з головних проблем молоді є відображення отриманих даних або мовою програмування через графіку, карти або навіть Excel, якщо у вас немає необхідних знань.

"Найголовніше - зробити ці цінності зрозумілими для будь-кого". З цієї причини необхідно мати пульт управління - земну станцію - де всі ці дані збираються та зберігаються для подальшого аналізу, наприклад, порівнюючи їх із значеннями моделювання та реальною ситуацією.

  • Нарешті, "приходить найсмішніша частина, хоча для багатьох найскладніша: відновлення" для цього у пікосателіта пристрій GPS, що дозволяє постійно відстежувати його на карті.

Між підйомом та спуском процес триває близько півтори години, але раніше вже була проведена імітація, в даному випадку з Predict HabHub, щоб хлопці та дівчата заздалегідь організували фазу відновлення, приблизно знаючи, де вони будуть землі, яке обладнання потребує персонал та звернутися до попередніх виправлень.

Ця платформа працює з даними метеостанцій по всьому світу, вводячи такі характеристики вашого супутника, як вага, день та час запуску, місце розташування та передбачає, куди він може впасти. Однак пристрої не завжди можна відновити, іноді вони потрапляють у важкодоступне місце або безпосередньо в море.

“З понад п’ятдесяти здійснених місій вони втратили близько десяти пристроїв. Тому ми рекомендуємо маркувати пристрої, щоб, якщо хтось знайшов їх, він міг їх повернути ”, - кажуть із Electronic Cats. І не поширюйте соціальну тривогу при пошуку подібного пристрою, не забуваючи про вплив на навколишнє середовище, який може призвести відмова від технологічного матеріалу на Землі.

З 10 або 15 пікосателітів, придбаних до цього часу у CatSat1 у різних частинах Латинської Америки, електронних котів не повідомляється про втрати. "Ідея полягає в тому, що пристрої завжди можна відновити та використати для нових місій з новими цілями, тому супутникова батарея перезаряджається, а пристрій має штифти, щоб можна було додавати датчики для нових експериментів і підвищувати рівень складності ", пояснює мексиканський програміст.

Зробіть простір доступним для наймолодших

«Коли в дитинстві вчителька запитала мого однокласника Феліпе, яким він хоче бути, коли він виросте, він сказав, що він космонавт, і вона відповіла, що це неможливо, оскільки в Мексиці не було космічного агентства. Методологія CanSat показує, що це можна зробити і що в молодому віці хлопчики та дівчатка можуть мріяти здійснювати проекти в стратосфері.

Крім того, для Сабаса одним із найбільших внесків інтеграції цього типу проектів у класі є те, що "не тільки навчитися програмувати, але і застосовувати знання, які вони засвоюють на уроках математики, фізики, хімії, у реальному та відчутному проекті. Учасники космонавтів усвідомлюють, що якщо вони погано застосовують це або не беруть до уваги багато зовнішніх варіантів, таких як географія, кліматологія, зміна клімату або власні обмеження пристрою - пікосателіти не обертаються навколо орбіти, вони не є водонепроникними, вони мало стійкі до холоду, серед інших обмежень - "ваш пристрій не буде працювати або він вийде з ладу".

"Що ви берете на себе власність над технологією, а не над своєю технологією"

Для члена Electronic Cats, захисників вільного програмного забезпечення та хакерської філософії спільного використання коду із спільнотою, "тепер також у галузі атомів", існує "зіткнення" між освітньою системою, де знання накладаються згори, і ми використовуються для оцінок від 1 до 10, і тенденція виробника все більше присутня в нерегульованому навчанні студентів, але в той же час "поза системою", де важко чисельно оцінити вивчення спільного проекту.

"Перш ніж новинка мала мати комп'ютерний клас у школах для вивчення інформатики, тепер це мати виробничий простір із 3D-принтером, і вони зможуть навчитися цим новим навичкам, пов'язаним з цифровим виробництвом, для роботи в майбутньому", - робить висновок Сабас.