Führen Sie Ihr Programmier-experiment im Weltall durch Inspire article

Übersetzt von Ines R. Behrendt. Die Astro Pi Challenge der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA gibt Schülern die Chance, ihre eigenen wissenschaftlichen Untersuchungen auf der International Space Station ISS durchzuführen.

In einer Höhe von 400 km über der Erde arbeiten zwei ‘Besatzungsmitglieder’ an Bord der International Space Station ISS hart im Auftrag der Wissenschaft. Liebevoll Ed und Izzy genannt, arbeiten sie jede Stunde ihres Weltraumfluges an den Vorbereitungen und Ausführungen der wissenschaftlichen Experimente mithilfe von Computerprogrammierung. Aber sie sind keine gewöhnlichen Besatzungsmitglieder: Wir sprechen über zwei fleischgewordene weltall-abgehärtete Astro Pi Mini-Computer die in der Lage sind die Umgebung wahrzunehmen, Messungen aufzuzeichnen sowie Fotos im Weltall zu machen.

ESA astronaut Paolo Nespoli im Columbus Modul mit Astro Pi Ed
ESA

Technische Geräte und sonstige Dinge

Ein Astro Pi ist ein Raspberry Pi Computer der mit einem Satz Sensoren ausgestattet ist die Sense HAT genannt werden. Er wurde von der Raspberry Pi Foundation in Zusammenarbeit mit der UK Raumfahrtbehörde und der Europäischen Raumfahrtbehöde ESAw1 entwickelt. Neben der Druckerkennung, Temperatur und Feuchtigkeitserkennung bindet Sense HAT andere technische Geräte mit ein wie zum Beispiel ein Kreiselgerät (für die Erkennung von Orientierungen) ein Beschleunigungsmesser (für die Erkennung von Bewegungsveränderungen) und ein Magnetfeldstärkenmeßgerät (um die Stärke und Richtung eines Magnetfeldes zu erkennen). Es enthält ein LED Matrixdisplay um Informationen anzuzeigen und einen kleinen Joystick mit fünf Knöpfen. Der Astro Pi Ed ist ebenfalls mit einer sichtbaren Lichtkamera ausgestattet und Izzy mit einer Infrarotkamera.

Bei all diesen technischen Geräten und sonstigen Dingen ist das wirklich wichtige an diesen beiden Astro Pi Computern, dass sie Schülern ermöglichen, ihre eigenen Programmierungen im Weltall durchzuführen. Jedes Jahr sind Teams von Schülern bis 19 Jahren eingeladen an der europäischen Astro Pi Challenge teilzunehmen und ein wissenschaftliches Experiment zu gestalten, das auf der ISS mithilfe von einem der Astro Pi Computern durchgeführt werden kann. Als Teil ihrer Gestaltung stellen die Schüler den nötigen Programmiercode zur Verfügung. Eines der Hauptziele der Challenge ist dabei so viele Schüler wie möglich dazu zu inspirieren sich speziell durch das Programmieren an der Raumfahrt zu beteiligen. Und das alles mithilfe der allseits bekannten, nutzerfreundlichen Programmiersprache Python.

Die Teams erhalten eine ESA Astro Pi Ausstattung um ihre Experimente zu erstellen und zu testen.
ESA

Ist da jemand?

Die Challenge wurde in 2015-16 zum allerersten Mal von der UK Raumfahrtbehörde durchgeführt. Eines der Gewinnerteams war eine Grundschulklasse welche eine Möglichkeit entwickelte, die Anwesenheit der Besatzungsmitglieder an Bord der ISS durch Feuchtigkeitsmessung und Anzeige der Feuchtigkeitsmenge herauszufinden. Wurde eine Schwankung gemessen, hat der Astro Pi Computer im Display die Frage  angezeigt “Ist da jemand?” – bevor er mit seiner Kamera ein Bild machte. Das Schülerteam schaffte mit Erfolg ein paar Besatzungsmitglieder aufzuschnappen.

In 2016 hieß ESA Anmeldungen von Schülern aus ganz Europa zur ersten Astro Pi Challenge willkommen. Das Besatzungsmitglieder-Entdecken Experiment bewies sich als so ein interessantes Konzept, dass alle teilnehmenden Teams das als Mission durchführen wollten. Die Schüler machten sogar auch ein zusätzliches eigenes Experiment. Eine beliebte Idee war ebenfalls, mit dem Astro Pi die Umlaufzeit der ISS zu berechnen und eines der Gewinnerteams markierte die Position der ISS am Magnetfeldstärkenmeßgerät entlang und bestimmten den schwächsten Punkt im Magnetfeld der Erde.

Ed und Izzy an Bord der ISS, die aktiven Experimente für die Astro Pi Mission Zero Challenge
ESA

Hallo vom Planeten Erde

Von der aktuellen Auflage (2017-18) wurden verschiedene Challenges für zwei gesonderte Altersgruppen herausgegeben: Mission Zero, eine nicht am Wettbewerb angeknüpfte Aufgabe für Schüler bis 14 Jahren; und Mission Space Lab, eine für den Wettbewerb konzipierte Challenge für die Altersklasse bis 19 Jahren. In Mission Zero wurden die Schüler damit beauftragt ein einfaches Computerprogramm einzugeben um eine Grußbotschaft mitsamt einer Meldung der aktuellen ISS Temperatur auf der Astro Pi LED Matrix anzuzeigen. Alle 1700 Teams erfüllten die Mission, die Programmierung lief auf der ISSw2. Die Schüler erhielten einen Nachweis über die Position der ISS während die Programmierung lief.

In der Mission Space Lab gaben Schüler Anträge für wissenschaftliche Experimente ab, welche mit einem von zwei möglichen Themen zusammenhängen: Leben an Bord der ISS oder Lebren auf der Erde. Von den 334 angemeldeten Teams wurden 116 Programmierungen ausgewählt und zur Durchführung zur ISS geschickt. Unter den Schülern war eine beliebte Idee die Gesundheit unseres Planeten zu überwachen, zum Beispiel die Lichtverschmutzung, Wasserverschmutzung oder die Abholzung der Wälder. Dies geschah mithilfe von den Bildern die Izzy mit seiner Nahinfrarotkamera gemacht hat. Nach der Durchführung der Experimente analysierten die Schüler die Daten, die auf der ISS gesammelt wurden und präsentierten die Ergebnisse der Jury in der Form eines wissenschaftlichen Berichtes – genauso wie es Wissenschaftler auch tun würden. Die Gewinner der Mission Space Lab Challenge werden Ende Juni 2018 bekanntgegeben.

Schüler präsentieren stolz ihre ESA Nachweise welche die exakte Position der ISS anzeigen während die Programmierung im Weltall lief.
Lesley D, Brent Kelders/Twitter
 

Fordern Sie Ihre Schüler beim Programmieren heraus

Die europäische Astro Pi Challenge wird im September des  Schuljahres 2018-19 zurückkehren. Warum ermutigen Sie Ihre Schüler nicht einmal daran teilzunehmen? Sie können sich zur neuen Ausgabe auf der Webseitew3. der ESA Education auf dem Laufenden halten. In der Zwischenzeit können Lehrer Onlinequellen durchstöbern um verschiedene wissenschaftliche Fächer zu entdecken, die Astro Pi nutzen und Technologie und Weltall im Klassenraum kombinierenw4.

Danksagungen

Besonderen Dank geht an die Raspberry Pi Foundation für die Zusammenarbeit an der europäischen Astro Pi Challenge.

Die Autoren möchten sich auch bei Monica Talevi, Slawomir Zdybski, Alana Bartolini und Joshua Duncan für die Nachprüfung von diesem Artikel bedanken sowie für das Bereitstellen von konstruktiven und wertvollen Kommentaren.

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Web References

  • w1 – ESA ist Europas Tor zum Weltall mit Zentrale in Paris / Frankreich.
  • w2 – Sehen Sie sich ein video von einer Mission Zero Gewinner Programmierung im laufenden Betrieb auf der ISS an.
  • w3 – Besuchen Sie die ESA Education website um Aktualisierungen über die europäische Astro Pi Challenge zu erhalten.
  • w4 – Besuchen Sie die ESA Education website um Quellen zu Astro Pi für Ihre Schule zu erhalten. 

Resources

  • Besuchen Sie die Raspberry Pi website um großartige Projekte um Ihren Schülern den Start in die Programmierung zu erleichtern.

Institution

ESA

Author(s)

Fatima Pinto und Elsa Sanchez sind didaktische STEM Experten und David Honess koordiniert die Bildungsaktivitäten auf der ISS. Sie arbeiten im ESA Bildungsbüro welches in den Niederlanden in Noordwijk ESTEC (European Space Research and Technology Centre) ihren Sitz hat.




License

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