2016 KONKURS CANSAT W POLSCE Wytyczne
Spis treści 1 WPROWADZENIE 3 2 PRZEGLĄD INFORMACJI NA TEMAT KONKURSU 4 2.1 ZGŁOSZENIA I WYBÓR ZESPOŁÓW 4 2.2 WARSZTATY WPROWADZAJĄCE DLA NAUCZYCIELI 5 2.3 BUDOWA MINISATELITÓW CANSAT I TESTY 5 2.4 START MINISATELITÓW i UROCZYSTOŚĆ WRĘCZENIA NAGRÓD 6 2.5 TERMINY 7 3 ELEMENTY WYPOSAŻENIA MINISATELITÓW CANSAT 8 3.1 KAMPANIA STARTOWA 9 3.2 GŁÓWNA I DODATKOWA MISJA MINISATELITÓW 9 3.2.1 Misja główna 9 3.2.2 Misja dodatkowa 10 3.3 WYMAGANIA DOTYCZĄCE MINISATELITÓW CANSAT 10 4 OCENA I PRZYZNAWANIE PUNKTÓW 12 4.1 WALORY EDUKACYJNE 12 4.2 OSIĄGNIĘCIA TECHNICZNE 12 4.3 PRACA ZESPOŁOWA 12 4.4 PROMOCJA PROJEKTU 12 4.5 SYSTEM OCENIANIA 12 5 KWESTIE FINANSOWE 13 6 KONTAKT I DALSZE INFORMACJE 13 2
1 WPROWADZENIE Europejska Agencja Kosmiczna (ang. European Space Agency, ESA) pragnie wspierać państwa członkowskie w realizacji działań odbywających się w ramach programu CanSat, aby umożliwić uczniom szkół średnich ich pierwszy kontakt z prawdziwym projektem kosmicznym. Europejska Agencja Kosmiczna zorganizowała jak dotąd pięć Konkursów CanSat na szczeblu europejskim. Odbyły się one w latach 2010, 2012, 2014 i 2015. Konkurs CanSat w Polsce jest organizowany przez polski oddział europejskiego biura edukacji kosmicznej (ESERO-PL). Zwycięzca polskiego konkursu może uczestniczyć w Konkursie CanSat na szczeblu europejskim. Minisatelita CanSat to model prawdziwego satelity o wielkości i kształcie puszki po napoju. Zadaniem uczniów jest uwzględnienie wszystkich głównych podsystemów obecnych na satelicie, takich jak: moduł zasilania, czujniki oraz systemy lądowania i komunikacji, w tak niewielkiej przestrzeni. Gotowy CanSat zostaje wystrzelony na wysokość kilkuset metrów przez rakietę albo spuszczony z platformy lub balonu i tak rozpoczyna się jego misja eksperyment naukowy zakończony bezpiecznym lądowaniem. CanSat jest jedyną w swoim rodzaju szansą dla uczniów, aby zdobyć praktyczne doświadczenie w projekcie, który bardzo realistycznie oddaje projekty kosmiczne. Uczniowie są odpowiedzialni za wszystkie aspekty misji: wybór celów, zaprojektowanie CanSata, połączenie komponentów, testy, przygotowanie do startu i analizę danych. Zdj. 1: Latająca holenderska puszka minisatelita CanSat z czwartej europejskiej edycji Konkursu CanSat z 2012 roku. 3
2 PRZEGLĄD INFORMACJI NA TEMAT KONKURSU Polska edycja Konkursu CanSat składa się z czterech etapów: 1. Zgłoszenia i wybór zespołów 2. Warsztaty wprowadzające dla nauczycieli 3. Budowa minisatelitów CanSat i testy 4. Start CanSatów 2.1 Zgłoszenia i wybór zespołów Ogłoszenie konkursu publikowane jest na stronie internetowej ESERO-PL pod adresem www.esero.kopernik.org.pl oraz na europejskiej stronie Konkursu CanSat pod adresem www.cansat.eu. Zawiera ono informacje na temat aktualnej edycji konkursu oraz wskazówki dotyczące aplikacji. Zgłoszenia są weryfikowane pod kątem kilku kryteriów. Następnie dokonuje się wyboru kilku najlepszych zespołów do polskiej edycji konkursu. Kryteria wyboru Zespoły powinny składać się z 4 do 10 uczniów, którym powinien towarzyszyć nauczyciel lub opiekun. Przynajmniej czworo z tych uczniów musi mieć ukończone 14 lat w momencie startu satelity. Członkowie zespołów muszą być zarejestrowani jako uczniowie odbywający naukę w pełnym wymiarze godzin. Ponad połowa członków zespołu musi posiadać polskie obywatelstwo. Formularz zgłoszeniowy znajdujący się na stronie www.esero.kopernik.org.pl należy wypełnić przed dniem 3 września 2015r. Odpowiedzialność za zespół Każdy zespół powinien posiadać nauczyciela lub opiekuna odpowiedzialnego za nadzorowanie postępów prac zespołu, służącego pomocą i radą oraz działającego jako osoba kontaktowa między organizatorami i zespołem uczniów. Nauczyciel lub opiekun odbywa szkolenie Warsztat wprowadzający dla nauczycieli i towarzyszy zespołowi podczas startu satelity. Zaleca się również, aby zespół posiadał mentora z uczelni wyższej lub branży, który będzie mógł pomóc uczniom w realizacji projektu, jeżeli zakwalifikują się do konkursu. ESERO-PL może pomóc zespołom w znalezieniu mentora. 4
Wybór zespołów W europejskiej edycji Konkursu CanSat istnieją dwie kategorie zespołów: zespoły początkujące i zespoły zaawansowane. Zespoły początkujące pochodzą ze szkół, które nie brały udziału w poprzednich edycjach Konkursu CanSat. Zespoły zaawansowane to zespoły ze szkół, które brały udział w poprzednich edycjach Konkursu CanSat. 2.2 Warsztaty wprowadzające dla nauczycieli Zanim uczniowie rozpoczną pracę nad projektami, organizowane są warsztaty dla nauczycieli opiekujących się poszczególnymi zespołami, aby zapoznać ich z koncepcją Konkursu CanSat, zademonstrować sposób działania komponentów i oprogramowania oraz dać nauczycielom szansę zbudowania własnego minisatelity CanSat. Warsztaty te trwają dwa dni i odbywają się we wrześniu. 2.3 Budowa minisatelitów CanSat i testy Uczniów zachęca się do przestrzegania etapów charakterystycznych dla projektów kosmicznych. Etapy te są następujące: wybór celów misji, określenie wymagań, projektowanie komponentów i oprogramowania, jeden lub więcej niż jeden przegląd projektu satelity (umożliwiający udoskonalenie projektu), integracja podsystemów i testy, start satelity i realizacja misji, analiza danych i sprawozdanie na temat wyników. Wskazówki dotyczące etapów konkursu oraz szablony wymaganych sprawozdań zostaną dostarczone każdej drużynie dopuszczonej do udziału w konkursie. 2.4 Kampania startowa Kluczowym momentem konkursu jest start minisatelitów CanSat. Miejsce wystrzelenia satelitów zależy od wybranej platformy startowej. Najbardziej popularne opcje to: 5
niewielka rakieta, która może wynieść CanSata na wysokość do 1 kilometra, awionetka, z której CanSat jest zrzucany z wysokości około 1 kilometra, balon na uwięzi, z którego CanSat jest zrzucany z wysokości około 300 metrów, żuraw, z którego CanSat jest zrzucany z wysokości około 100 metrów. Ze względów bezpieczeństwa podczas startu muszą być spełnione szczególne wymagania dotyczące bezpieczeństwa. Wszelkie zasady dotyczące zarówno CanSatów, jak i obecności drużyn podczas startu zostaną wyjaśnione zakwalifikowanym drużynom. Ramowy program kampanii startowej wygląda zostanie przedstawiony wybranym drużynom podczas warsztatów. Od każdego zespołu wymaga się przygotowania prezentacji przedstawiającej założenia misji oraz wykonaną pracę (przed startem). Kolejna prezentacja odbywa się następnego dnia po starcie i dotyczy zebranych przez zespół danych i osiągniętych przez misję rezultatów. Zdj. 2: Uczniowie śledzą swojego minisatelitę CanSat podczas opadania. 6
2.5 Terminy Etap 1: Zaproszenie do składania zgłoszeń i wybór zespołów Działanie Termin Rozpoczęcie składania zgłoszeń Lipiec 2015 r. Ostateczny termin składania zgłoszeń 3 września 2015 r. Ogłoszenie wybranych zespołów 10 września 2015 r. Etap 2: Warsztaty wprowadzające dla nauczycieli Działanie Termin Warsztaty wprowadzające dla nauczycieli 26 27 września 2015 r. Etap 3: Budowa minisatelitów CanSat i testy Działanie Sprawozdanie z postępów nr1 (Preliminary Design Review PDR) Sprawozdanie z postępów nr2 (Critical Design Review CDR) Sprawozdanie z postępów nr3 (Final Design Review FDR) Termin październik 2015r. grudzień 2015r. luty 2015r. Etap 4: Start satelitów i działania późniejsze Działanie Termin Start satelitów i uroczystość wręczenia nagród Do ustalenia w marcu 2015 r. 7
Zdj. 3: Przykłady minisatelitów CanSat z europejskiej edycji Konkursu CanSat w 2012 roku. 3 ELEMENTY WYPOSAŻENIA MINISATELITÓW CANSAT Z początku zaprojektowanie i budowa minisatelity CanSat może wydawać się niewykonalnym zadaniem dla uczniów, którzy nie mieli wcześniejszego doświadczenia w tej dziedzinie. Z tego powodu wiele zespołów rozpoczyna swoją przygodę z konstrukcją minisatelity od zestawu CanSat, zawierającego podstawowe komponenty, które następnie uzupełniają i dostosowują do swoich potrzeb. Zestaw CanSat zawiera: mechaniczną strukturę i elementy mocujące, płytkę drukowaną z komputerem pokładowym, płytkę uniwersalną, czujniki ciśnienia i temperatury oraz moduł komunikacji pamięć USB zawierającą wskazówki i pomoce, noty katalogowe układów, jak również oprogramowanie. Do wykonania misji głównej wymagane jest dodanie prostych do wykonania komponentów takich jak spadochron czy odpowiednio dopasowana odbudowa (np. puszka po napoju). Do wykonania dodatkowej misji konieczne jest zakupienie dodatkowych elementów w zależności od zaplanowanej przez uczniów misji. 3.1 Kampania startowa 8
Wymagania dotyczące sposobu wystrzelenia CanSatów zostaną określone w czasie późniejszym. 3.2 Główna i dodatkowa misja satelitów 3.2.1 Misja główna Zespół musi zbudować CanSata i zaprogramować go w taki sposób, aby zrealizował główną, obowiązkową misję, która brzmi: po wystrzeleniu, w trakcie opadania, CanSat ma za zadanie mierzyć i przesyłać do stacji naziemnej (przynajmniej raz na sekundę) następujące dane telemetryczne: temperatura powietrza, ciśnienie powietrza. Zespół musi mieć możliwość późniejszego przeanalizowania uzyskanych danych (na przykład, do obliczenia wysokości) i następnie przedstawienia ich w formie graficznej na wykresach (na przykład, zmiana wysokości w czasie lub zmiana temperatury w zależności od wysokości). 3.2.2 Misja dodatkowa Dodatkowa misja CanSata zostaje wybrana przez zespół. Inspiracją mogą być misje innych satelitów, zapotrzebowanie na dane naukowe potrzebne do realizacji konkretnego projektu, czy też pokazanie możliwości technicznych podzespołu zaprojektowanego przez uczniów. Podstawowym kryterium przy wyborze misji dodatkowej jest możliwość realizacji jej przy pomocy CanSata. Przykłady kilku misji dodatkowych podano poniżej, jednakże zespoły mogą swobodnie określić własną misję, która posiada pewną wartość naukową, techniczną lub stanowi pewną innowację. Zespoły powinny wziąć pod uwagę ograniczenia związane z profilem misji minisatelity i skoncentrować się na wykonalności wybranej przez siebie misji (zarówno pod względem technicznym, jak i administracyjnym). Przykłady misji dodatkowych: 1. Zaawansowana telemetria Po wystrzeleniu, w trakcie opadania, satelita CanSat będzie zbierał i przesyłał dodatkowe dane telemetryczne oprócz tych wymaganych w ramach misji głównej. Dane te mogą obejmować: przyśpieszenie, lokalizację GPS, poziomy promieniowania. 2. Zdalna kontrola 9
Po wystrzeleniu, w trakcie opadania, CanSat będzie otrzymywał ze stacji naziemnej polecenia wykonania pewnych działań takich jak wyłączenie i włączenie czujnika, zmiana częstotliwości pomiaru, itp. 3. Lądowanie w określonym miejscu CanSat jest sterowany niezależnie dzięki mechanizmowi kontroli takiemu jak spadochron komorowy. Celem minisatelity CanSat jest wylądowanie możliwie najbliżej konkretnego punktu docelowego na ziemi po wypuszczeniu go z rakiety. Misja ta wymaga zaawansowanych danych telemetrycznych i zdalnej kontroli dane dotyczące nawigacji wymieniane są pomiędzy satelitą i stacją naziemną w trakcie opadania. 4. System lądowania W przypadku tej misji stosuje się alternatywny system bezpiecznego lądowania taki jak wspomniany już wcześniej spadochron lub poduszka powietrzna. 5. Sonda planetarna CanSat symuluje lot badawczy w kierunku nowej planety. Dane zbierane są z powierzchni po wylądowaniu. Zespołu powinny określić misję badawczą i określić parametry niezbędne do jej wykonania. 3.3 Wymagania dotyczące minisatelitów CanSat Konstrukcja i misja satelity CanSat podlega następującym wymogom i ograniczeniom: [1] Wszystkie elementy minisatelity CanSat, za wyjątkiem spadochronu, muszą zmieścić się wewnątrz standardowej puszki po napoju (115 mm wysokości i 66 mm średnicy). Wyjątek mogą stanowić anteny radiowe, które można zainstalować na zewnątrz (nad lub pod puszką, ale nie z boku). Wystające anteny powinny być elastyczne (zrobione np. z przewodu typu linka, cienki drut). [2] Anteny, przetworniki i inne elementy CanSata nie mogą wykraczać poza średnicę puszki do czasu opuszczenia platformy. [3] Masa CanSata musi wynosić 370 gramów. Lżejsze CanSaty muszą być obciążone dodatkowym balastem do osiągnięcia wymaganej wagi 370 gramów. [4] Istnieje bezwzględny zakaz stosowania jakichkolwiek materiałów wybuchowych, detonatorów, artykułów pirotechnicznych czy materiałów palnych lub niebezpiecznych. 10
Wszystkie materiały stosowane do budowy CanSata muszą być bezpieczne dla ludzi i środowiska. W przypadku wątpliwości konieczne będzie przedstawienie kart charakterystyki materiału organizatorom. [5] CanSat musi być zasilany za pomocą baterii i/lub baterii słonecznej. Wymagane jest, aby system był w stanie funkcjonować przez co najmniej trzy godziny bez przerwy. [6] Baterie muszą być łatwo dostępne w przypadku konieczności ich wymiany lub naładowania w warunkach polowych. [7] Główny przełącznik zasilania CanSata musi być łatwo dostępny. [8] CanSat powinien być wyposażony w system odzyskiwania taki jak spadochron, który może zostać ponownie użyty po starcie. Zaleca się stosowanie materiałów o jaskrawych kolorach, które ułatwiają znalezienie CanSata po lądowaniu. [9] Mocowanie spadochronu musi wytrzymywać działanie siły o wartości do 1000 N. Wytrzymałość spadochronu należy przetestować, aby upewnić się, że konstrukcja działa zgodnie z założeniami. [10] Prędkość opadania musi wynosić co najmniej 10 m/s. Jest to wymaganie uzależnione od miejsca startu. Taki czas opadania gwarantuje, że CanSat wyląduje w obrębie lądowiska niezależnie od nasilenia wiatru. [11] CanSat musi być w stanie wytrzymać przyśpieszenie o wartości do 2g w przypadku użycia balonu i 20g w przypadku wystrzelenia na rakiecie. [12] Nie ma gwarancji, że CanSat zostanie odzyskany po lądowaniu. [13] Całkowity budżet na budowę CanSata nie powinien przekraczać 2300 PLN. 11
4 OCENA I PRZYZNAWANIE PUNKTÓW Zespoły będą oceniane na bieżąco w trakcie poszczególnych etapów projektu. Pod uwagę będą brane następujące aspekty. 4.1 Walory edukacyjne W tej kategorii jury będzie brało pod uwagę jakość sprawozdań z postępów i prezentacji zespołów, ich poziom zaangażowania oraz wiedzę zdobytą przez zespół w trakcie realizacji projektu. 4.2 Osiągnięcia techniczne W tej kategorii będzie oceniana innowacyjność projektu pod względem wybranej misji lub wykorzystanego oprogramowania lub komponentów. Jury weźmie również pod uwagę sposób, w jaki zespół uzyskał wyniki, czy konstrukcja CanSata była wytrzymała i jak pracował sprzęt w trakcie misji. Jeżeli CanSat nie zdołał wypełnić założonej misji, znaczenie będzie miało również to, czy zespół był w stanie wyjaśnić tego przyczynę i zasugerować poprawki. 4.3 Praca zespołowa Jury będzie oceniało współpracę między członkami zespołu w trakcie realizacji zadania, podział obowiązków, planowanie i wykonanie projektu oraz to, czy zespołowi udało się pozyskać niezbędne fundusze, wsparcie i porady. 4.4 Promocja projektu Zespół będzie oceniany pod kątem tego, czy istniała odpowiednia komunikacja na temat projektu w szkole i społeczności lokalnej, włączając w to strony internetowe, blogi, prezentacje, materiały promocyjne, relacje w mediach i tym podobne. 4.5 System oceny 1 Walory edukacyjne 20% 2 Osiągnięcia techniczne 50% 3 Praca zespołowa 15% 4 Promocja projektu 15% ŁĄCZNIE 100% 12
5 KWESTIE FINANSOWE Sekcja ta określa oczekiwania dotyczące ponoszenia kosztów związanych z konkursem. Informacje te mają charakter wytycznych i nie stanowią umowy pomiędzy ESERO-PL a jakąkolwiek stroną trzecią. ESERO-PL zapewnia: - zakwaterowanie na jedną noc podczas warsztatów dla nauczycieli, - zwrot kosztów dojazdu nauczycieli na warsztaty (do 120 zł), - wyżywienie podczas warsztatów dla nauczycieli, - jeden podstawowy zestaw T-Minus CanSat dla każdego zespołu, - dojazd, zakwaterowanie i wyżywienie podczas finałów krajowych dla jednego nauczyciela i maksymalnie czterech uczniów, Wydatki, które muszą zostać pokryte przez zespół (lub szkołę, sponsorów itp.): - wszelkie dodatkowe urządzenia elektroniczne, materiały konieczne do realizacji dodatkowej misji, - koszty powiązane z obecnością więcej niż jednego nauczyciela lub czterech studentów na każdym z wymienionych powyżej wydarzeń, - wszelkie inne koszty poniesione przez zespół niewymienione powyżej. 6 KONTAKT I DALSZE INFORMACJE Wszelkie pytania i deklaracje zainteresowania należy kierować do: Inna Uwarowa ESERO-PL Centrum Nauki Kopernik ul. Wybrzeże Kościuszkowskie 20 00-390 Warszawa Tel.: +48 22 596 42 85 E-mail: inna.uwarowa@kopernik.org.pl Strona internetowa: www.esero.kopernik.org.pl Dalsze informacje Portal CanSat w Europie pod adresem: http://www.cansat.eu 13
Zdj. 4: Uczestnicy europejskiej edycji Konkursu CanSat, który odbył się w dniach 22 26 kwietnia 2012 roku w Andøya Rocket Range w Norwegii. 14