O AstroPi começou com uma parceria entre empresas do ramo aeroespacial no Reino Unido e o astronauta britânico Tim Peak. A idéia é dar a chance de estudantes programarem seus aplicativos que irão ser testados no Raspberry Pi B+ que irá para a ISS (estação espacial internacional) como parte da missão de Tim.
O hardware
O Raspberry Pi utilizado será como surpresa para alguns, o "antigo" Raspberry Pi B+. Embora a utilização do novo Raspberry Pi 2 fosse teoricamente possível, na prática ele não passou por todos processos de certificação para levá-lo até a ISS, portanto o B+ que já foi a escolha inicial e envolvido nos testes é que será levado.
Ao todo serão dois conjuntos de placa/expansão/case/rtc, um deles levará incluso uma câmera comum do Raspberry Pi e o outro com versão sem o filtro infravermelho.
A expansão repleta de sensores com uma matriz de led 8x8 é a que foi apresentada à alguns dias aqui, a Sense HAT (ou AstroPi board) que já está disponível a venda para o público.
As câmeras poderão ser usadas para gravar vídeos em time lapse da terra ou detectar a face dos integrantes da ISS utilizando reconhecimento fácil.
Elas poderão ser usadas também para detectar radiação de alta energia. Segundo informações do projeto AstroPi, quando uma partícula de alta energia passa pelo sensor da câmera, são criadas partículas secundárias que serão detectadas como se fosse a luz, produzindo um efeito de interferência na saída da câmera. Um efeito interessante que pode ser utilizado para detectar essas partículas ou nível delas.
O case
O case é um dos mais impressionantes que já vi. Feito especialmente para o projeto, não espere poder comprar um desses no seu revendedor preferido tão cedo.
O case foi fresado em um bloco de alumínio 6063, que é padrão em aplicações aeroespaciais. Ele segue todos os requerimentos de segurança da ESA e NASA para carregar pequenas cargas à ISS.
Ele foi construído para também ser colocado em um suporte (para apontar a câmera para a janela da estação por exemplo).
Há um furo que faz o papel transferência de ar para refrigeração interna e também para o uso dos sensores de temperatura, umidade e pressão.
Um dos requerimentos é que nenhuma superfície tocável pelos integrantes da ISS pode passar de 45 graus. Simulações e testes foram feitos para que essa temperatura não seja atingida. A área abaixo do case contém diversos "pinos" para dissipação, cada um dissipando cerca de 0.1W.
Na parte de baixo também há o furo da câmera, que é parafusada por dentro do case.
Apesar do case não ir à venda, foi informado que talvez futuramente os arquivos objeto sejam liberados.
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| Tim Peak |
Certificado de segurança para a carga
Embora o case siga todas as normas de segurança, a carga final (com o Raspberry Pi, expansão, câmera, etc) também precisa ser certificada incluindo com ela ligada.
Um dos testes realizados foi a integração com o sistema de alimentação. Uma da formas de alimentação é diretamente de um inversor AC e a outra conectando à um notebook.
Here is how the #AstroPi will get power from @ISS_Research mains. 120 VDC to 120 VAC inverter https://t.co/TG3ab9uNFb pic.twitter.com/rl63e7An9q
— Astro Pi (@astro_pi) 13 julho 2015
Foram feitos testes de consumo para garantir que a carga não ultrapasse o suportado pelo notebook e nem interfira em seu funcionamento.
Como o Raspberry Pi não terá internet, o horário será suprido por uma placa RTC personalizada e para manter esses dados é necessário uma bateria assim como os outros RTCs.
As baterias podem ser um problema e também precisam ser testadas.
Testes visuais, elétricos e de exposição ao vácuo foram feitos para verificar se haveria alguma alteração física ou no funcionamento.
Para as placas um dos requerimentos de segurança é terem um revestimento. Uma camada baseada em silicone especial impedirá que o efeito Whisker cause algum problema.
Testes de vibração também são necessários para garantir que a carga sobreviverá intacta ao lançamento (do foguete).
Flight hardware about to go through Soyuz launch conditions vibration testing at @AirbusDS @JohnChinner @dave_spice pic.twitter.com/zphG5kpSuR
— Astro Pi (@astro_pi) 28 maio 2015
Após os testes de vibração tudo é testado e o case aberto para verificar manualmente por algum problema.
Apesar do Raspberry Pi B+ ter passado por testes de emissão eletromagnética antes de sua venda, testes novos foram realizados levando em conta a configuração atual do conjunto. Inclusive testes com o processamento da placa sendo levado ao limite.
Trying to detect micro-volt level emissions from @astro_pi using big, sensitive antennas! pic.twitter.com/AwxA8Ood4B
— John Chinner (@JohnChinner) 3 junho 2015
Now in the EMC chamber! pic.twitter.com/hjeMfozUSn
— Astro Pi (@astro_pi) 28 maio 2015
Testing the emissions of @astro_pi above 1GHz. Looking for any signals from it that might interfere with ISS systems. pic.twitter.com/DGIbCEbjZa
— John Chinner (@JohnChinner) 2 junho 2015
This antenna is looking for any minuscule radio signals emitted from @astro_pi between 30 and 200MHz. Test passed! pic.twitter.com/D8j8dOTFMm
— John Chinner (@JohnChinner) 2 junho 2015
Testes contra interferência magnética.
Testing @astro_pi against AC magnetic fields produced by this coil. Still working perfectly. pic.twitter.com/O4RcCiHqba
— John Chinner (@JohnChinner) 5 junho 2015
Os testes de emissão de gases permitem verificar se nenhum gás prejudicial a tripulação será emitido pela carga. O teste é realizado dentro de um recipiente onde todo o ar comum é removido e substituído por um de propriedades conhecidas (chamam de ar sintético). A carga então permanece no recipiente por 72 horas a uma temperatura de 50 graus. Após o término o ar é removido e analisado em um espectrômetro.
O teste abaixo é para verificar o requerimento dito anteriormente, de que nenhuma superfície tocável pode ultrapassar os 45 graus. Foram utilizados 5 sensores de temperatura com o Raspberry Pi dentro de uma pequena caixa para simular o ambiente de pouco fluxo de ar da ISS. A placa foi levada ao limite de desempenho por 4 dias.
Thermal testing of the @astro_pi flight hardware to ensure it never reaches or exceeds touch temperature (45C) pic.twitter.com/eFGRXXg5Xe
— David Honess (@dave_spice) 23 junho 2015
Também foi realizada uma inspeção manual do case para verificar partes afiadas/rebarbas que poderiam causar problemas.
Our final test was done this morning! The sharp edges inspection. This was done with the final flight articles. pic.twitter.com/VaEbIppWfI
— Astro Pi (@astro_pi) 10 julho 2015
A escolha dos participantes
A seleção dos participantes foi feita por meio de uma competição, com participação separada do ensino primário, secundário e em relação a idade.
Algumas regras foram impostas para os dois níveis de ensino, mas o básico era residir no Reino Unido e ter a supervisão de um adulto.
O julgamento dos vencedores levava em conta a praticidade, criatividade e utilidade de sua idéia. Com alguma diferença para as escolas secundárias devido a maior idade dos alunos e que também levava em conta a qualidade do código. Alguns times de alunos tiveram a chance de ganhar um Raspberry Pi e a Sense HAT (AstroPi board) desde que tivessem submetido suas idéias até certa data.
A competição ocorreu entre janeiro e abril de 2015, tendo sido seus ganhadores anunciados entre abril e julho.
Além da participação do projeto AstroPi, algumas das premiações envolviam visitas a diversos locais relacionados ao ramo aeroespacial, que envolvia inclusive chegar perto de satélites reais que serão lançados futuramente.
200 @astro_pi 's ready for lift-off and delivery to schools courtesy of the @Raspberry_Pi Foundation. pic.twitter.com/JcdIs81NS2
— Christopher Rush (@ChrisRush85) 15 maio 2015
— MeridianIT/Computing (@MeridianICTComp) 20 maio 2015
Alguns dos projetos vencedores
- O Projeto FLAGS da escola Thirsk School realizado pelo time "Space-Byrds" visa prever a localização da ISS com base em dados de telemetria do NORAD e o RTC. A bandeira do respectivo país abaixo da ISS é mostrada na matriz de LED além de uma pequena frase na língua local.
- TREES pelo time EnviroPi da Westminster School apontará a câmera NoIR para a janela da estação. A missão é verificar a saúde das plantas no planeta. Serão tiradas fotos que serão processadas utilizando "false colour image processing". Foram feitos testes em um pequeno avião para tirar as fotos.
- REACTION GAMES pelo time Team Terminal da Lincoln UTC é uma série de jogos baseados em reação. O jogo gravará o tempo de resposta dos integrantes da estação conforme o tempo que estiverem no espaço. Isso permitirá verificar se a longa "viagem" causará diferenças nas respostas.
- RADIATION feito por 3 alunos da Magdalen College School criou com sucesso um detector de radiação utilizando aquele efeito que falamos acima. A lente da câmera foi fechada para que a luz não passasse a não ser a radiação de alta energia. O sistema utiliza o OpenCV para analizar a intensidade dessa radiação. Os testes foram realizados no Rutherford Appleton Laboratory utilizando um canhão de nêutrons.
Veja todos ganhadores aqui.
O lançamento
Em dezembro de 2015 Tim Peak embacará rumo a ISS levando os dois Raspberry Pi's.
Simulações dos experimentos que Tim irá realizar foram feitas em uma réplica do módulo ISS Columbus. Os testes incluíam a ligação elétrica, manipulação do Raspberry Pi com os experimentos e o envio de dados para terra posteriormente.
We're at @esa's European Astronaut Centre today testing #AstroPi flight procedures ready for @astro_timpeake to use pic.twitter.com/gcR5QRDweW
— Astro Pi (@astro_pi) 10 agosto 2015
The Astro Pi looks very much at home in the Columbus mock up! Testing all going well so far. pic.twitter.com/M3emHTC8JO
— Astro Pi (@astro_pi) 10 agosto 2015
O AstroPi rodará um programa em Python chamado de MCP (master control program) que irá monitorar e controlar quanto tempo cada projeto irá rodar. O programa levará em conta também algum possível reboot da placa devido algum evento de radiação.
No fórum oficial do Raspberry Pi há uma seção somente para o AstroPi.
O projeto conta com uma conta no GitHub: https://github.com/astro-pi
Várias informações adicionais podem ser encontradas nos links da fonte, principalmente no site oficial astro-pi.org. (em inglês).
Nosso parabéns a todos os envolvidos e que tenham sucesso na missão!
Veja também: AstroPi: Gravação de logos, legendas à laser e envio para ESA
Fontes:
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-mission-update-1/
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-mission-update-2/
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-mission-update-3/
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-mission-update-4/
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-mission-update-5-flight-safety-testing/
http://astro-pi.org/secondary-school-competition/
http://astro-pi.org/primary-school-competition/
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-flight-case/
https://www.raspberrypi.org/blog/astro-pi-tech-specs/
avise-nos se houver liberação dos arquivos do case!!!
ResponderExcluirOpa, com certeza!
ExcluirOlá, foram liberados finalmente! AstroPi: Arquivos STL do case foram finalmente liberados para download
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