CANSAT · Bob Twiggs made the proposal to promote the construction of devices made by students of...
6
CANSAT Jordi Escofet Miró Institut de Terrassa Terrassa (Barcelona) [email protected] RESUM Paraules clau : CanSat, ESA, Arduino, Satèl.lit, Espai L’any 1998, en un col·loqui que es va celebrar a Hawai, es van reunir al voltant de 50 estudiants i docents de 12 universitats d’Estats Units i Japó. Va ser el primer “University Space Sistems Symposium”. Allà, Bob Twiiggs, catedràtic emèrit de La Universitat de Stanford, va proposar una idea per realitzar una pràctica que aproximés els alumnes de secundària a l’estudi de les tecnologies aeroespacials i les seves de disciplines auxiliars (aeronàutica, electrònica, programació, telecomunicacions...). Bob Twiiggs va realitzar la proposta de promocionar la construcció de dispositius CanSat per part d’alumnes d’Institut de Secundària (obligatòria i post obligatòria). Un CanSat és un dispositiu de la mida d’una llauna de refresc (115 mm d’alçada i 66 mm de diàmetre), preparat per a ser llançat, per diversos sistemes, a una alçada d’entre 1000 m i 4000 m. Durant el descens controlat el CanSat ha de ser capaç de realitzar diverses mesures per tal de poder fer l’estudi del descens. Il·lustració 1- CanSat Aprofitant aquesta idea, l’Agència Espacial Europea, ESA (European Space Agency) organitza una competició internacional per tal de fomentar l’estudi de les tecnologies aeroespacials entre els estudiants d’Instituts de Secundària d’Europa. ABSTRACT Keywords: CanSat, ESA, Arduino, Satellit, Space In 1998 a conference was held in Hawaii, that gathered about 50 students and teachers from 12 Universities in the United States and Japan. It was the first "Space University Symposium Systems". There, Bob Twiiggs, the Emeritus Professor at Stanford University, proposed an idea for a practical approach to high school students learning aerospace technology and its related disciplines (aeronautics, electronics, programming, telecommunications ...).
Transcript of CANSAT · Bob Twiggs made the proposal to promote the construction of devices made by students of...
CANSAT
Jordi Escofet Miró
Institut de Terrassa
Terrassa (Barcelona) [email protected]
RESUM Paraules clau : CanSat, ESA, Arduino, Satèl.lit, Espai
L’any 1998, en un col·loqui que es va celebrar a Hawai, es van reunir al voltant de 50 estudiants i docents de 12 universitats d’Estats Units i Japó. Va ser el primer “University Space Sistems Symposium”. Allà, Bob Twiiggs, catedràtic emèrit de La Universitat de Stanford, va proposar una idea per realitzar una pràctica que aproximés els alumnes de secundària a l’estudi de les tecnologies aeroespacials i les seves de disciplines auxiliars (aeronàutica, electrònica, programació, telecomunicacions...).
Bob Twiiggs va realitzar la proposta de promocionar la construcció de dispositius CanSat per part d’alumnes d’Institut de Secundària (obligatòria i post obligatòria).
Un CanSat és un dispositiu de la mida d’una llauna de refresc (115 mm d’alçada i 66 mm de diàmetre), preparat per a ser llançat, per diversos sistemes, a una alçada d’entre 1000 m i 4000 m. Durant el descens controlat el CanSat ha de ser capaç de realitzar diverses mesures per tal de poder fer l’estudi del descens.
Il·lustració 1- CanSat Aprofitant aquesta idea, l’Agència Espacial Europea, ESA (European Space Agency) organitza una competició internacional per tal de fomentar l’estudi de les tecnologies aeroespacials entre els estudiants d’Instituts de Secundària d’Europa.
ABSTRACT Keywords: CanSat, ESA, Arduino, Satellit, Space
In 1998 a conference was held in Hawaii, that gathered about 50 students and teachers from 12 Universities in the United States and Japan. It was the first "Space University Symposium Systems". There, Bob Twiiggs, the Emeritus Professor at Stanford University, proposed an idea for a practical approach to high school students learning aerospace technology and its related disciplines (aeronautics, electronics, programming, telecommunications ...).
Bob Twiggs made the proposal to promote the construction of devices made by students of secondary school (compulsory and post-compulsory).
A CanSat is a device with the size of a soda can (115mm in height and 66 mm in diameter), which will be released by means of several systems, at an altitude of between 1000m to 4000m. During the controlled descent the CanSat must be capable of carrying out several measures in order to make the study of the descent.
Illustration 1- CanSat
Bearing this idea in mind, the European Space Agency, ESA (European Space Agency) is organizing an international competition to promote the study of aerospace technologies among students of secondary schools in Europe.
INTRODUCCIÓ
1. Descripció d’un CanSat
Un Cansat és un dispositiu de la mida d’una llauna de refresc (66 mm de diàmetre i 115 mm d’alçada) i amb una massa d’entre 300g a 350g. El dispositiu pot tenir elements auxiliars externs, tal com antenes o paracaigudes, que superin les mesures màximes especificades.
El preu màxim del material necessari per tal de poder construir un CanSat no pot superar els 500 €, descomptant elements tals com ordinadors, que es calen per tal de fer la recollida de dades del sistema.
Il·lustració 2- CanSat en descens
Altres condicions que ha de complir el CanSat són: - Ha de funcionar de forma totalment autònoma. - El sistema d’alimentació ha de ser amb bateries elèctriques o per mitjà de
plaques solars. - No pot tenir materials explosius, perillosos o tòxics.
- Ha d’estar realitzat per alumnes d’un mateix Institut dels cursos 4t ESO, 1r i 2n de Batxillerat.
2. Objectius
L’objectiu del dispositiu CanSat és realitzar la següent seqüència de forma autònoma:
a) Carregat en un element tipus coet de propulsió o globus, el CanSat s’eleva usualment a una alçada de 1000m, encara que a vegades es pot arribar a 4000m
b) Inicia un descens controlat entre unes velocitats 8 m/s a 11 m/s. En el cas de que es vulgui realitzar un descens amb control la velocitat, aquesta pot ser de fins a 6m/s
Il·lustració 3- Croquis llançament
Il·lustració 4- Càrrega CanSat en coet Il·lustració 5- Llançament coet
Durant el descens cal realitzar dues missions (primària i secundària):
b.1 - Missió primària
Aquesta missió és de caire obligatòria. Es tracta de mesurar la temperatura i la pressió durant tot el descens. Amb aquestes dades s’ha de calcular-se l’alçada del CanSat.
b.2 - Missió secundària
La missió s’ha desenvolupar a proposta de cada equips. Aquestes missions poden ser mesures de rang superior, com per exemple camps magnètics, camps elèctrics, mesures de GPS..., o també, poden ser accions realitzades per el CanSat: Retorn al punt de partida, vols controlats...
c) Recuperació de CanSat i avaluació de resultats. Per tal de finalitzar la missió cal recuperar el CanSat i, encara que s’hagin rebut dades durant el descens via radio, recollir les que estiguin emmagatzemades en el CanSat per tal de realitzar una avaluació dels resultats obtinguts.
Per tant, hi ha la possibilitat d’agafar dades amb suport magnètic (SD) o per mitja de la ràdio.
Il·lustració 6- Recollida de dades
3. Desenvolupant de la competició
La competició convocada per l’agència Espacial Europea no consisteix només a realitzar un CanSat i l’avaluació del vol, sinó que a més a més cal fer una sèrie d’accions durant els vuit mesos que dura el projecte.
a) Proposal Form: En primer lloc es realitza una proposta de projecte a la organització (ESA: [email protected]). El document aborda diversos temes organitzatius, així com la proposa de missió secundària.
b) PDR: “Preliminary Design Review”. Aquest document fa una descripció genèrica del procés de construcció del dispositiu CanSat. També es planteja en el PDR les característiques tècniques que ha de tenir o complir el dispositiu CanSat.
c) Vídeo conferència: Un cop iniciada la construcció del CanSat s’ha de realitzar una vídeo conferència per tal de exposar el procés i l’estat de creació del dispositiu. Aquesta vídeo conferència es realitza entre els membres de l’equip i especialistes de l’ESA.
Il·lustració 7 – Vídeo conferència
Il·lustracions 8 – Disseny CanSat
d) CDR: El “Critical Design Review”, aquest document descriu el disseny final del CanSat. Els paràmetres que ha de contenir el CDR són:
a. Estat de construcció del CanSat b. Disseny Electrònic c. Disseny mecànic
d. Disseny aeronàutic
e. Pressupost f. Tests
e) Presentacions: Un dels punts avaluables del projecte és el fet de fer difusió del projecte realitzat pels diferents equips. Aquesta difusió tant pot ser en premsa com en presentacions a la comunitat educativa. Aquestes activitats es realitzen tant per donar a conèixer el projecte CanSat com per familiaritzar l’equip amb la presentació i explicació dels objectius del projecte. Il·lustració 9 – Explicacions
f) FDR: “Final Design Report”. Aquest document cal entregar-lo al el dia de la presentació davant del jurat. En aquest document cal descriure tant els objectius que es volen aconseguir amb el CanSat com el procediment que s’ha hagut de seguir per tal de construir-lo.
g) Launch Campaing: Es realitza la campanya de llançament de tots els CanSats participants en la competició. No es tracta només de fer el llançament del CanSat i la recollida de dades. A més, cal fer les l’exposició del projecte al jurat de la competició. S’han d’explicar els objectius, preliminary presentation, i resultats, result presentation.
Il·lustració 10 – Tribunal
Totes aquestes activitats cal realitzar-les anglès, ja que es tracta d’un projecte internacional. Il·lustració 11 – CanSat
Actualment existeix competició a Espanya la qual dóna dreta a fer la competició europea en cas de guanyar. El format de la competició d’Espanya és més reduït.
CURS/NIVELL/ASSIGNATURA
Segons les normatives de la competició europea, l’alumnat amb possibilitats de participar ha de tenir una edat compresa entre els 16 i 18 anys. Al nostre sistema educatiu corresponen als cursos de 4t ESO i 1r i 2n de Batxillerat. Degut a que aquesta activitat s’ha dut a terme tres anys seguits en l’Institut de Terrassa han participat alumnes de diversos cursos, des de 4t ESO fins a 2n de batxillerat.
Les assignatures des de les que es pot treballar l’activitat són:
a) Tecnologia: Construcció d’un dispositiu amb unes propietats donades. b) Física i química: Estudi de les propietats de l’aire, mesura de propietats
físiques. c) Informàtica: Programació de dispositius. d) Anglès: És l’idioma oficial de la competició, que és internacional.
REFERÈNCIES-BIBLIOGRAFIA [1] Norwegian Centre for Space-related Education: “The CanSat Book” 2012 edition. [2] ESA, Europe Space Agency. Cansat education, http://www.esa.int/Education/CanSat, consulta 20 juny 2016. [3] Wikipedia, CanSat. https://en.wikipedia.org/wiki/CanSat, consulta 20 de juny de 2016. [4] Projecte CanSat INS Cavall Bernat, http://www.inscavallbernat.cat/index.php/plans-i-projectes/112-projecte-cansat, consulta 20 de juny de 2016. [5] Desenvolupament concurs CanSat INS Cavall bernat, http://www.inscavallbernat.cat/index.php/plans-i-projectes/143-cansat, consulta 20 de juny de 2016.
