Cosmic Pi: Detector de raios cósmicos para Raspberry Pi

Protótipo da expansão

A quantidade de projetos incomuns que entram no mundo do Raspberry Pi que originalmente foi criado para aprendizado é cada vez maior. É claro que não se pode esperar que a placa seja substituta para tudo (há sistemas que dependem de DSPs ou FPGAs por exemplo), mas quando possível, sua base sólida lhe traz algumas coisas interessantes.

O título que pode até parecer estranho para alguns é realmente concreto, uma expansão para Raspberry Pi detectora de raios cósmicos.

O projeto é realizado por funcionários do CERN (do LHC) em seu tempo livre. Eles contam com acesso a equipamentos que fariam escorrer lágrimas em muitos laboratórios do Brasil.

Sinal de um raio cósmico que atingiu o cintilador

A história do detector vem desde 2012 quando o time de funcionários do CERN decidiram começar o desenvolvimento de um pequeno detector de baixo custo.

Inicialmente um protótipo com arduino e smartphone Android foi feito utilizando hardware do projeto ERGO. A ideia era utilizar tanto o GPS do smartphone quanto sua rede de dados, com isso parte dos custos seriam cortados. Como a ideia estava longe de ser prática, além da falta de suporte a dispositivos USB em vários modelos de smartphones, substituíram o mesmo pelo então recente lançamento de baixo custo: O Raspberry Pi. Em 2014 no The Port Hackathon no CERN nasceu então o projeto Cosmic Pi.

O hardware base para criação desse detector é primeiramente o cintilador, esse da foto abaixo é um utilizado no protótipo, a meta é seu custo ser relativamente baixo em grande volume. O cintilador será a fase inicial que irá detectar de fato os raios cósmicos.

A placa protótipo é composta de um sistema de alimentação da Murata, encoder de quadratura da Agilent, GPS da RF Solutions, ADC de dois canais via SPI, sensor de temperatura, pressão e umidade via I2C. A placa ficou um pouco maior do que a especificação do PiHat e correções pós produção foram realizadas no protótipo.

O software disponibilizado que rodará no Raspberry Pi poderá coletar, armazenar, compartilhar e analisar os dados do detector. A ideia é criar uma rede de detectores, enviar os dados para um servidor central e que com os dados do GPS irão informar onde no planeta o raio cósmico foi detectado. Ele já está disponível no github: https://github.com/CosmicPi/cosmicpi

Segue o vídeo de apresentação do projeto (em inglês):



O Cosmic Pi foi apresentado também no TED (em inglês):



Além de criar o maior telescópio (segundo eles) de raios cósmicos do planeta (quando em conjunto, compartilhando os dados), eles citam alguns outros experimentos individuais que podem ser feitos:

- Medir o espectro dos raios cósmicos
- Colocar o dispositivo em um balão (que nem os meteorológicos) e medir a diferença de nível dos raios
- Funcionar como uma estação meteorológica analisando as relações entre o clima e o nível dos raios
- Geração de números randômicos reais com base nos raios, que podem ser utilizados na criptografia

Além do software, o hardware do projeto será aberto, os arquivos atuais (para eagle) do primeiro protótipo podem ser encontrados aqui: http://www.ohwr.org/projects/cosmic-pi/files

A meta dos criadores é que o custo de todo equipamento fique abaixo dos US$500 (R$1854,97). Uma campanha no kickstarter é esperada para ainda esse ano. É certo que não é um dispositivo para qualquer um, entretanto pesquisadores, universidades, entusiastas entre outros irão se beneficiar muito com um aparelho calibrado, leve, portátil e de baixo custo em relação a outras alternativas comerciais.

Fontes:
https://www.raspberrypi.org/blog/raspberry-pi-cosmic-ray-detector-from-cern/
http://cosmicpi.org/2015/04/15/the-birth-of-cosmic-pi/