Uczniowie Jasielskiego Ekonomika ukończyli projekt naukowy Astro Pi

W mijającym tygodniu zakończyła się tegoroczna edycja eksperymentu naukowego Astro Pi. Grupa uczniów z Zespołu Szkół nr 4 z klasy II liceum o profilu politechnicznym w składzie (od lewej): Mateusz Kordek, Karol Kędziora, Hubert Zając i Filip Płaziak rys. 1, przeszli wszystkie cztery fazy eksperymentu doprowadzając go, tym samym, do końca.



Rys 1. Team ArchAnts - Zespół Szkół nr 4 w Jaśle



Astro Pi jest projektem edukacyjnym Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) prowadzonym we współpracy z Fundacją Raspberry Pi. Stwarza on ogromną okazję do prowadzenia projektu naukowego w kosmosie, a konkretnie na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). W obecnym czasie badania astronomiczne prowadzone na powierzchni Ziemi, jak i te również w przestrzeni kosmicznej wymagają umiejętności programowania w celu pozyskania danych oraz ich analizy. Ludzie ze środowiska naukowego pracują z olbrzymią ilością różnorodnych danych, które dodatkowo są obarczone szumem, który trzeba odfiltrować. W związku z tą sytuacją potrzebni są specjaliści, którzy zajmą się zbieraniem i analizą danych. Konkurs Astro Pi to idealne pole do sprawdzenia się w roli programisty pracującego na nowoczesnych technologiach kosmicznych. Zadaniem uczestników konkursu jest zaplanowanie i wykonanie eksperymentu badającego życie w kosmosie lub na Ziem. Dane potrzebne do analizy uzyskiwane są z czujników lub kamer znajdujących się na ISS przy wykorzystaniu programu komputerowego napisanego w języku python, działającego na komputerach Raspberry Pi, w warunkach mikrograwitacji.

W pierwszym etapie konkursu uczniowie tworzą drużynę i wyznaczają cele projektu. Spośród możliwości badania życia na Ziemi lub życia w kosmosie nasza drużyna badała warunki życia w kosmosie. Aby dostać się do kolejnego etapu należało sporządzić opis: eksperymentu wraz z danymi, które będą zbierane, a także jakie moduły zainstalowane na specjalnym komputerze będą wykorzystane. Zaplanowanym głównym celem projektu było badanie zachodzących zależności między wielkościami takimi jak: przyspieszenie grawitacyjne, pole magnetycznie oraz ciśnienie powietrza wewnątrz stacji kosmicznej w odniesieniu do położenia stacji względem osi Ziemia - Słońce. Drugim celem było sprawdzenie czy uskoki tektoniczne mają wpływ na pole magnetyczne wokół Ziemi. W przeprowadzonym eksperymencie zaplanowano wykorzystanie akcelerometru, barometru i magnetometru. Uzyskane wyniki zostały stablicowane, wraz z zarejestrowanym czasem, dzięki któremu określono położenie stacji w momencie odczytu danych z sensorów. Organizatorzy eksperymentu uznali pomysł jako ciekawy i zakwalifikowali go do drugiej fazy eksperymentu. W drugim etapie eksperymentu został napisany program w języku python dzięki któremu zostały zebrane potrzebne dane. Program został przetestowany na otrzymanym komputerze Raspberry Pi i odesłany do organizatorów. Okazało się że program jest poprawny i nadaje się do wysłania i uruchomienia na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. W trzecim etapie program został uruchomiony na komputerze znajdującym się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej w dniu 13 maja 2022. Trajektoria stacji podczas odczytu danych w ramach eksperymentu została przedstawiona na rys. 2.



Rys 2. Trajektoria stacji podczas realizacji eksperymentu

Zebrane dane zostały odesłane zespołowi realizującemu eksperyment. W ostatnim, czwartym, etapie eksperymentu naukowego zadaniem zespołu była analiza otrzymanych danych oraz ich interpretacja. Finalnie powstał raport zawierający wyniki i wnioski z przeprowadzonej analizy. Link do raportu znajduje się tutaj. Grupa ekspertów z ESA zajmująca się analizą nadesłanych raportów w informacji zwrotnej określiła eksperyment jako ciekawy i przeprowadzony poprawnie sugerując bardziej wnikliwą analizę danych. Młodzi naukowcy otrzymali certyfikaty uczestnictwa w projekcie rys. 3.



Rys 3. Certyfikat uczestnictwa w eksperymencie naukowym Astro Pi dla drużyny ArchAnts



Podsumowując, w eksperymencie startowało 799 drużyn z 23 krajów. Do drugiego etapu przeszło 502 drużyny, przy czym 386 przesłało kod programu. Do trzeciego etapu (akceptacja programu komputerowego) przeszło 299 drużyn (13 drużyn z Polski) natomiast projekt ukończyło 205 drużyn.

Projekt został zrealizowany w ramach Szkolnego Koła Informatyki i Robotyki

działającego w Zespole Szkół nr 4 w Jaśle, którego opiekunem jest Wincenty Skwarek

nauczyciel informatyki, fizyki i przedmiotów zawodowych. Zajęcia koła odbywają się

w dwóch grupach: początkującej i zaawansowanej. Uczestnikami zajęć są uczniowie

interesujący się informatyką, robotyką i zagadnieniami technicznymi. W ramach koła

uczniowie uczą się programować komputery oraz mikrokontrolery, projektują i budują

roboty oraz inne urządzenia mechatroniczne. Uczniowie biorą udział konkursach i zawodach programistycznych, także wiele z powstałych prac bierze udział w konkursach niejednokrotnie zdobywając wysokie lokaty.