Τρέξτε το πρόγραμμα σας στο διάστημα Inspire article

Author(s): Fatima Pinto, Elsa Sanchez, David Honess
Translator(s): Αιμιλία Ξανθοπούλου (Emily Xanthopoulos)

Ο διαγωνισμός Astro Pi του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος παρέχει στους μαθητές την ευκαιρία να…

Σε μια απόσταση μεγαλύτερη από 400 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη, δύο ‘μέλη πληρώματος’ στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ΔΔΣ) εργάζονται σκληρά στο όνομα της επιστήμης. Χαϊδευτικά γνωστοί ως Ed και Izzy, είναι απασχολημένοι όλες τις ώρες κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης τους, προετοιμάζοντας και τρέχοντας επιστημονικά πειράματα χρησιμοποιώντας κώδικα υπολογιστών. Αλλά αυτοί δεν είναι ένα συνηθισμένο πλήρωμα: μιλάμε για δύο προσωποποιημένους, ειδικά διαμορφωμένους για τις συνθήκες του διαστήματος μικρο-υπολογιστές Astro Pi, ικανούς να ανιχνεύσουν το περιβάλλον, να καταγράψουν μετρήσεις και να πάρουν φωτογραφίες στο διάστημα.

Ο αστροναύτης του ESA Paolo Nespoli στον θάλαμο του Columbus με τον Astro Pi Ed
ESA

Μηχανήματα και εργαλεία

Το Astro Pi, το οποίο αναπτύχθηκε από το Ίδρυμα Raspberry Pi σε συνεργασία με την Υπηρεσία Διαστήματος του Ηνωμένου Βασιλείου και τον Ευρωπαϊκό Διαστημικό Οργανισμόw1 (ESA), είναι ένας υπολογιστής Raspberry Pi εξοπλισμένος με ένα σύνολο αισθητήρων που ονομάζεται Sense HAT. Παράλληλα με την ανίχνευση της πίεσης, της θερμοκρασίας και της υγρασίας, το Sense HAT ενσωματώνει και άλλες συσκευές όπως ένα γυροσκόπιο (για την ανίχνευση αλλαγών στον προσανατολισμό), ένα επιταχυνσιόμετρο (για την ανίχνευση αλλαγών στην κίνηση) και ένα μαγνητόμετρο (για τη μέτρηση της αντοχής και της κατεύθυνσης ενός μαγνητικού πεδίου). Περιέχει έναν πίνακα LED για να παρουσιάζει πληροφορίες, και ένα μικρό χειριστήριο πέντε πλήκτρων. Το Astro Pi που ονομάζεται Ed είναι επίσης εξοπλισμένο με μια κάμερα ορατού φωτός, και ο Izzy με μια υπέρυθρη κάμερα.

Εκτός από όλα αυτά τα μηχανήματα και τα εργαλεία, το αληθινά σημαντικό πράγμα όσον αφορά αυτούς τους δύο υπολογιστές Astro Pi είναι το ότι επιτρέπουν στους μαθητές να τρέχουν τον δικό τους πρόγραμμα στο διάστημα. Κάθε χρόνο, ομάδες μαθητών μέχρι την ηλικία των 19 ετών προσκαλούνται να συμμετάσχουν στον Ευρωπαϊκό Διαγωνισμό Astro Pi και να σχεδιάσουν ένα επιστημονικό πείραμα που θα μπορούσε να τρέξει χρησιμοποιώντας έναν από τους υπολογιστές Astro Pi στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Στο πλαίσιο του σχεδιασμού τους, οι μαθητές παρέχουν τον απαραίτητο κώδικα προγραμματισμού. Ένας από τους κύριους στόχους του διαγωνισμού είναι να εμπνεύσει όσο το δυνατόν περισσότερους μαθητές να συμμετάσχουν στη διαστημική επιστήμη χρησιμοποιώντας κώδικα προγραμματισμού – ειδικά τη γνωστή και φιλική προς το χρήστη γλώσσα προγραμματισμού Python.

Οι ομάδες λαμβάνουν ένα σετ εξαρτημάτων Astro Pi του ESA για να δημιουργήσουν και να δοκιμάσουν τα πειράματα τους.
ESA

Είναι κανείς εκεί;

Ο διαγωνισμός διεξήχθη αρχικά από τον Οργανισμό Διαστήματος του Ηνωμένου Βασιλείου το 2015-16. Μία από τις ομάδες που κέρδισαν, αποτελούμενη από μαθητές δημοτικού σχολείου, σχεδίασε έναν τρόπο ανίχνευσης μελών του πληρώματος στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό παρακολουθώντας τα επίπεδα υγρασίας. Αν ανιχνευόταν μια διακύμανση, το Astro Pi δημιουργούσε ένα μήνυμα με το ερώτημα “Υπάρχει κάποιος εκεί;” πριν πάρει μια φωτογραφία με την κάμερά του. Η ομάδα κατάφερε με επιτυχία να πιάσει μερικά μέλη του πληρώματος.

Το 2016, ο ESA υποδέχτηκε συμμετοχές μαθητών από όλη την Ευρώπη για τον πρώτο Πανευρωπαϊκό Διαγωνισμό Astro Pi. Δεδομένου ότι το πείραμα ανίχνευσης πληρώματος αποδείχθηκε μια τόσο ενδιαφέρουσα ιδέα, αυτή η συγκεκριμένη εργασία έγινε αποστολή για όλες τις συμμετέχουσες ομάδες. Οι μαθητές έπρεπε επίσης να καταστρώσουν και ένα πρόσθετο δικό τους πείραμα. Μια δημοφιλής ιδέα χρησιμοποίησε το Astro Pi για να υπολογίσει την τροχιακή περίοδο του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, και μία από τις νικηφόρες ομάδες κατέγραψε τη θέση του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού παράλληλα με τις μετρήσεις του μαγνητομέτρου για να προσδιορίσει πού είναι το ασθενέστερο σημείο του μαγνητικού πεδίου της Γης.

Ο Ed and ο Izzy στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, τρέχοντας πειράματα για τον διαγωνισμό Astro Pi Mission Zero
ESA

Γεια σας από τον πλανήτη Γη

Για την τρέχουσα έκδοση (2017-18), προκηρύχτηκαν διαφορετικοί διαγωνισμοί για δύο διαφορετικές ηλικιακές ομάδες: το Mission Zero, μια μη ανταγωνιστική εργασία για μαθητές έως 14 ετών• και το Mission Space Lab, μια ανταγωνιστική δοκιμασία για τους μαθητές μέχρι την ηλικία των 19. Στο Mission Zero, οι μαθητές κλήθηκαν να υποβάλουν ένα απλό πρόγραμμα ηλεκτρονικού υπολογιστή για να εμφανίσουν ένα μήνυμα χαιρετισμού στον LED πίνακα του Astro Pi, μαζί με την αναφορά της τρέχουσας θερμοκρασίας μέσα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Όλες οι 1700 ομάδες που εκπλήρωσαν την αποστολή είχαν την ευκαιρία να εκτελεστεί ο κώδικας τους στον ΔΔΣ w2, και οι μαθητές έλαβαν ένα πιστοποιητικό που έδειχνε τη θέση του ΔΔΣ την ώρα που εκτελούνταν ο κώδικας τους.

Στο Mission Space Lab, οι φοιτητές υπέβαλαν προτάσεις για επιστημονικά πειράματα που σχετίζονταν με ένα από τα δύο θέματα: τη ζωή στον ΔΔΣ, ή τη ζωή στη Γη. Από τις 334 ομάδες που υπέβαλαν αίτηση, επιλέχθηκαν 116 κώδικες και απεστάλησαν για να τρέξουν στον ΔΔΣ. Μια δημοφιλής ιδέα μεταξύ των μαθητών ήταν η παρακολούθηση της υγείας του πλανήτη μας, για παράδειγμα με τη διερεύνηση της φωτορύπανσης, της ρύπανσης των υδάτων ή της αποψίλωσης χρησιμοποιώντας εικόνες της Γης που πάρθηκαν με τη φωτογραφική μηχανή του Izzy στο εγγύς υπέρυθρο. Μετά τη διεξαγωγή των πειραμάτων τους, οι μαθητές ανέλυσαν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στον ΔΔΣ και παρουσίασαν τα αποτελέσματά τους στη κριτική επιτροπή με τη μορφή επιστημονικής έκθεσης – ακριβώς όπως κάνουν οι επιστήμονες. Οι νικητές του Mission Space Lab διαγωνισμού θα ανακοινωθούν στα τέλη Ιουνίου του 2018.

Οι μαθητές δείχνουν με υπερηφάνεια τα πιστοποιητικά τους από τον ESA, τα οποία αναφέρουν την θέση του ΔΔΣ την ώρα που ο κώδικας τους εκτελούνταν στο διάστημα.
Lesley D, Brent Kelders/Twitter
 

Προκαλέστε τους μαθητές σας να γράψουν κώδικα προγραμματισμού

Ο ευρωπαϊκός διαγωνισμός Astro Pi θα επιστρέψει τον Σεπτέμβριο για το σχολικό έτος 2018-19. Γιατί να μην ενθαρρύνετε τους μαθητές σας να συμμετάσχουν; Μπορείτε να ενημερώνεστε σχετικά με την επόμενη έκδοση, πηγαίνοντας στην ιστοσελίδα του ESA Educationw3. Εν τω μεταξύ, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να βρουν ηλεκτρονικές πηγές για να εξερευνήσουν διάφορα θέματα επιστήμης χρησιμοποιώντας το Astro Pi ώστε να συνδυάσουν την τεχνολογία και το διάστημα στην τάξηw4.

Ευχαριστίες

Ιδιαίτερες ευχαριστίες απευθύνονται στο Ίδρυμα Raspberry Pi για τη συνεργασία του στον ευρωπαϊκό διαγωνισμό Astro Pi.

Οι συγγραφείς θα ήθελαν επίσης να ευχαριστήσουν τους Monica Talevi, Slawomir Zdybski, Alana Bartolini και Joshua Duncan για την κριτική αυτού του άρθρου και την παροχή εποικοδομητικών και πολύτιμων σχολίων.

Web References

  • w1 – Ο ESA είναι η πύλη της Ευρώπης στο διάστημα, με την έδρα του στο Παρίσι, Γαλλία.
  • w2 – Παρακολουθείστε ένα βίντεο που δείχνει τον κώδικα ενός νικητή του Mission Zero ενώ εκτελείται στον ΔΔΣ.
  • w3 – Για ενημερώσεις σχετικά με τον Ευρωπαϊκό Διαγωνισμό Astro Pi, επισκεφθείτε την ιστοσελίδα του ESA Education.
  • w4 – Για διδακτικές πηγές σχετικά με το Astro Pi, επισκεφτείτε την ιστοσελίδα του ESA Education.

Resources

  • Βρείτε μερικές υπέροχες εργασίες για να βοηθήσετε τους μαθητές να αρχίσουν να γράφουν προγράμματα μέσω της ιστοσελίδας Raspberry Pi.

Institutions

Author(s)

Οι Fatima Pinto και Elsa Sanchez είναι εμπειρογνώμονες της διδακτικής ομάδας STEM και ο David Honess συντονίζει εκπαιδευτικές δραστηριότητες στον ΔΔΣ. Εργάζονται στο γραφείο εκπαίδευσης του ESA, το οποίο εδρεύει στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας (ESTEC) στο Noordwijk, Κάτω Χώρες.

License

CC-BY

Download

Download this article as a PDF