Hogyan készíts mini műholdat? Apáczais csapatok a CanSat nemzetközi verseny véghajrájában
A CanSat egy többfordulós nemzetközi verseny, ahol középiskolás diákok építenek és tesztelnek mini műholdakat, azaz műholdszimulációkat. A cél, hogy a csapatok egy üdítős doboz méretű műholdat készítsenek, amelyet egy rakétával több mint egy kilométer magasra lőnek fel, így különböző adatokat gyűjtenek. A projekt során a versenyzőknek dokumentációt kell készíteniük és teszteléseket végezniük, miközben a NASA műholdépítési folyamatait szimulálják. Idén a kolozsvári Apáczai Csere János Elmélet Líceumból két csapat is részt vesz. A Csipesz nevű csapatból Gál Jankával és a 330 nevű csapatból Killyéni Ágnessel beszélgettünk arról a rengeteg műszaki tudásról, problémamegoldásról és csapatmunkáról, amit a projekt során el kellett sajátítaniuk, miközben a verseny különböző kihívásaihoz alkalmazkodtak.
– Meséljetek általánosságban a CanSat nevű nemzetközi versenyről. Mi a lényege, kik versenyezhetnek, mi a konkrét feladat?
– Janka: A CanSat egy Magyarországon megszervezett műholdépítő verseny, kifejezetten középiskolás diákoknak van szervezve, és majdnem egy egész iskolai évet ölel fel. A versenynek az a célja, egy bádog méretű miniatűr műholdmodellt készítsenek a diákok. A verseny alatt a NASA-nak a műholdépítő procedúráját próbáljuk szimulálni, mivelhogy le kell adnunk dokumentációkat, meg kell építeni a kicsi műholdat, azt pedig majd fel fogjuk lőni egy kilométer magasra, ahonnan adatokat fog gyűjteni.
– Ági: Ezt az egész versenyt a Magyar Asztronautikai Társaság szervezi meg, és Erdélyből rajtunk kívül egy csapat nevezett még, talán Marosvásárhelyről.
– Nagyon banális kérésnek tűnhet, de magyarázzátok el, mi az a műhold.
– Janka: A műhold egy olyan eszköz, ami méréseket végez. Az egészet egy mikrokontroller irányítja, az a szíve a műholdnak, így a kicsi eszköz képes önállóan működni. Szóval nem kell hozzákötni egy külső számítógéphez, hanem képes saját akkumulátorral és a saját szenzoraival méréseket végezni, lementeni és a földi állomásra küldeni.
– Ági: Nagyon fontos megemlíteni, hogy mi nem műholdat, hanem műholdszimulációkat építünk. Tehát ilyen kicsi, 330 milliliteres üdítős dobozkányit. Innen jön a nevünk is egyébként. Ennek a kis szerkentyűnek kell varrjunk ejtőernyőt is, hiszen egy rakéta fellövi egy kilométer magasra, de le is kell érkezzen úgy, hogy ne károsodjon meg. És ezt is nagyon sokat teszteljük, hogy mekkora méretű kell legyen az ejtőernyő, hogy milyen típusúra varrjuk meg, és milyen anyagból.
– Mit kell tudni a csapataitokról? Milyen motivációval neveztetek, milyen feladatokat láttok el?
– Janka: A mi csapatunk a Csipesz. A tavaly kilencedikesek voltunk, és az egész csapat kezdőként indult, nem is vártak tőlünk túl sokat, mégis végül fel tudtuk lőni az eszközünket. Idén pedig már össze volt kovácsolva a csapat, egyetlen tag cserélődött, azon kívül megmaradtunk. Összeszokott banda vagyunk, és nagyon jól tudunk már együtt dolgozni. A csapatkapitányunk Barna Norbert, ő építi az áramkört, Kiss Bence Sámuel a felelős a rádiókommunikációért és a szoftverért, Lukács Mátyás Ágoston szintúgy a szoftverért felelős, Kozma Júlia a mechanikus, a 3D modellért felel, Mártonfi Milán pedig az adatfeldolgozó, és végül én, Gál Janka a médiáért, az ejtőernyő tesztelésért és a dokumentáció vezetéséért vagyok felelős.
A Csipesz bemutatkozó videója:
– Ági: A mi csapatunk pedig a 330, és mivel én most vagyok kilencedikes, ez az első évem. Én első kézből kaptam a szupercsapatot, mert tavaly megvolt az igazi csodacsapat, ami 11-12-es diákokból állt, közülük a nagyja elballagott vagy éppen idén érettségizik, ezért be kellett tölteni a helyeket. Nagyon sok jót hallottam erről az egész versenyről, például, hogy nagyon sok tapasztalatot tudunk szerezni ezáltal, szóval számomra sem volt kérdés, hogy jelentkezzek-e vagy sem. Az én csapatom csapatkapitánya Kovács Zsolt Dávid, ő felel a 3D tervezésért, Domokos Márk és Horváth Fülöp a programozóink, Soós Ádám Nimród az elektronikusunk, és jómagam, Killyéni Ágnes a médiareferens, valamint az ejtőernyő szakértő.
– Ahogy említettétek, ez a verseny szinte egy egész iskolai évet ölel fel, és több szakasza van. Meséljetek a különböző szakaszokról és kihívásokról.
– Ági: A versenynek három fő szakasza van. A teljes verseny időszakában kell írni egy dokumentációt, amit egy határidőre le kell adni, és annak alapján dönti el a zsűri, hogy megfelelőnek tartják ezt a műholdszimulációt vagy nem. És ennek alapján jutunk be a döntőbe.
– Janka: Mindent a dokumentáció alapján döntenek el. Elsősorban egy tervet kell leadni, ez egy tízoldalas dokumentáció. Utána következik a teljes és kritikus dizájn, ami már egy húszoldalas dokumentáció. Itt be kell mutatni, hogy mi hogyan működik, mindent tesztekkel kell alátámasztani, és tényleg meg kell mutatni, hogy az, amit leírtunk, az valóban működik. Ezek alapján mi a Csipesszel a top 10-ben vagyunk, a 330 pedig tartalékcsapat. Ezen kívül pedig van az utolsó dokumentáció, most ezelőtt vagyunk.
– Mit jelent az, hogy tartalékcsapat?
– Ági: Hogyha az egyik döntősnek ítélt csapatról úgy gondolják, hogy mégsem eléggé megfelelő, vagy netalántán veszélyeztetné a másik műholdszimulációt vagy akár valaki mást is, és nem adják meg a felszállási engedélyt, akkor mi helyettesítjük. Persze nekünk is meg kell írnunk ezt az utolsó dokumentációt, és hogyha úgy ítélik meg, hogy mi jobban tudnánk helyettesíteni azt a csapatot, akinek nem megfelelő az utolsó dokumentációja, akkor döntős csapatként leszünk titulálva.
A 330 bemutatkozó videója:
– Mikor és hol lesz maga a döntő?
– Janka: Április 3-4. között lesz Magyarországon egy katonai lőtéren, ahova mindenféle engedéllyel engednek be minket. Ez egy óriási nagy tér, úgy kell elképzelni, hogy szabad szemmel nem is látjuk konkrétan magát a kilövést, annyira messze van. Éppen ezért nagy kell legyen a rádiókommunikációnak a hatótávja, ez pedig egy eléggé nagy kihívás a projekt során.
– Ti pontosan mit mértek a műholdszimulációitokkal?
– Ági: Egy ilyen kis szerkentyűnek kell egy elsődleges küldetést és egy másodlagos küldetést mérnie. Az elsődleges küldetést minden műhold szimuláció kell mérjen – tehát ez közös az összes csapat esetében. Ez a magasság, hőmérséklet, nyomás és rádió. Ezen kívül van a másodlagos küldetés, ami minden csapatnál testreszabott. A mi esetünkben (szerk. megj. 330) például a kis dobozkánknak van négy darab szárnya, és amikor esés közben kinyílik az ejtőernyő, felrántja ezeket a szárnyakat, így a szenzoraink jobban tudnak mérni.
A cansat egy apró, műholdat utánzó eszköz, amelyet általában oktatási vagy kísérleti célokra használnak. A neve a „Can” (doboz) és a „Satellite” (műhold) szavak összevonásából származik, mert a szerkezet nagyjából egy üdítősdoboz méretű.
És ezen kívül van egy giroszkópunk, egy magnetométerünk és egy gyorsulásmérőnk, amik azt mérik, hogy a cansat az mennyire van eldőlve, milyen sebességgel esik le, és ezeket az adatokat kiegészítjük egy GPS szenzorral is, aminek köszönhetően meg tudjuk majd találni, miután leesik. Ezen kívül mérjük a szén-dioxid és a VOC gázokat. A VOC gázok azok az illékony anyagok, amik olyan mindennapi kellékekből szabadulnak fel, mint például a hajlakkban vagy dezodorban a hajtógáz, és ezek képezik a szmogot. Azért mérjük ezeket, hogy nagy távkörű látképet kapjunk a légkörről. Ezeken kívül van még egy kameránk is, ami fényképeket készít a Földről, ahogy érkezik le, és ezt egy topografikus térképpé alakítja át, amit úgy kell elképzelni, mint a Google Earth.
– Janka: És a mienk (szerk. megj. Csipesz) a levegőnek a széndioxid-tartalmát méri, így nagy vonalakban. Ezen kívül az UV-sugárzást, amihez át is kellett alakítanunk egy kicsit az ejtőernyőnket. Egy háromdimenziós modellt szeretnénk készíteni az Axelerométer és a GPS modul adatai alapján arról, hogy milyen röppályán esett a cansat.
– Hogy kell elképzelni ezeket a teszteléseket?
– Ági: Az ejtőernyős tesztelés az érdekesebb picikét. El lehet menni a legközelebbi toronyba, de mi például nagyon sokat teszteltünk úgy is, hogy egyszerűen kidobtuk az ablakon.
A tesztelés itt látható:
– Janka: A tesztelés eléggé összetett. Amikor a szenzorokat teszteljük, akkor elég kimenni a napra, ha az UV-t próbáljuk, vagy elég ráfújni a szén-dioxid szenzorra. Amikor a rádiókommunikációt teszteljük, akkor általában két domb tetejére megyünk úgy, hogy közte ne legyen semmi, és megnézzük, mekkora a maximális hatótáv. Az ejtőernyőt pedig ahogy Ágica is mondta, ablakból, toronyból, ahonnan érjük, és meg is pörgetjük, hogy lássuk, hogy mennyire jó a felfüggesztés, ezen kívül pedig terheljük, hogy lássuk, hogy mennyi terhelést bír el. A terhelés a mi esetünkben egy ötliteres flakon.
– Ági: Nagyon fontos azt megemlíteni, hogy miközben esik le ez a kis cansat az égből, folyamatosan a rádióval küldi egy laptopra az adatokat, amiket mér, viszont nem minden esetben. Van olyan helyzet is, amikor nem küld el minden olyan adatot, ami nekünk létfontosságú lehet, ezért ezeket lementi egy kis memóriára, és ezért fontos, hogy megtaláljuk a műholdunkat, mert a döntő második napján ki kell értékeljük az adatokat, és kell csináljunk egy bemutatót, amiben leírjuk az összes mért adatot, és ezt kell bemutatni angolul a zsűrinek.
– Milyen kihívásokkal találtátok szembe magatokat a verseny folyamán? Például említettétek az angol nyelvhasználatot. Az nehézségnek számít?
– Janka: Annyira elenyésző az angol nyelv jelentette kihívás a többihez képest, hogy azzal meg tudunk birkózni, már bele vagyunk szokva ebbe a nyelvezetbe és a specifikus szókincsbe. De ami igazán nehézséget jelentett, az a kommunikáció és az egyeztetések. Fejlesztünk a módszereinken, a cansat-ünkön, szóval folyamatosan új területeket kell felfedezni, beletanulni, és ez nagyon-nagyon sok időt és energiát vesz igénybe, és ezen kívül kommunikálni kell a csapattal, a szponzorokkal, meg kell találni a jó szakembert, meg kell találni a jó szenzort. Úgyhogy nem föltétlen maga az effektív munka az, ami nehézséget jelent, hanem a velejáró küzdelmek a mindennapokban.
– Ági: Szerintem az egyik legnehezebb dolog az időbeosztás, a mi esetünkben (szerk. megj. 330) öten vagyunk a csapatban, és össze kell egyeztetnünk az időnket, hogy kinek mikor van mondjuk egy-két órája, amikor dolgozhatunk. És néha van, hogy valakinek nincsen annyi kedve, vagy egyszerűen nincsen ideje fizikailag.
– Ezekhez a kihívásokhoz volt segítségetek, vagy itt mindent teljesen autodidakta módon kellett elsajátítsatok?
– Janka: A Chatgpt és a Google legsötétebb bugyrai, tényleg a legkevésbé látogatott weboldalak nagyon sokat segítettek, és persze a YouTube-os tutorial videók. És ezen kívül pedig az iskolában is tanulunk programozni, amire lehet építeni, viszont új programozási nyelvben kellett dolgozni, úgyhogy minden új volt.
– Ági: De persze ezek mellett nagyon fontos megemlíteni, hogy mind a két csapatnak van egy-egy saját mentora, a miénk Váradi Ákos, aki tavaly végzett Apáczaiban, matek-infó szakon, a Csipesz csapat mentora pedig Tesnádi Tamás, végzős diák, akikre szükség esetén bármikor számíthattunk. Volt, hogy leültek velünk, végighallgatták, hogy mit szeretnénk, hogy ők hol látnak potenciálisan gondot, vagy megdicsértek, hogy ezt amúgy nagyon jól csináltuk.
Rajtuk kívül Vörös Alpár igazgató úr is minden egyes találkozón itt volt velünk, segített, kiszámolta velünk, hogy mekkora kéne legyen az ejtőernyő, és bár nincsen túl sok elektronikai tudása a programozáshoz, de hogyha kellett, akkor szerzett valakit, aki jártasabb a dologban. Valamint Wanek Tamás nevét is meg kell említenünk, aki szintén az iskolában végzett, és mindkét csapatnak segített, például, ha elakadtunk a programozással.
– Hogy viszonyultok ahhoz, hogy két csapat indult az Apáczaiból? Folyamatos támogatás van egymás felé, vagy azért van bennetek versenyszellem?
– Janka: Ezzel kapcsolatban nekem elég rossz előérzetem volt, viszont pozitívan kellett csalódnom, mert nagyon-nagyon támogatóak vagyunk egymással szemben.
– Ági: Persze megvan az egészséges versenyszellem, de igazából számíthatunk egymásra, és nincs az, hogyha a másik csapat elront valamit, akkor mi táncolunk, mert továbbjutunk, hanem inkább felajánljuk, hogy ha tudnunk, akkor segítünk mi nekik.
– Mi a fődíj, miért hajtotok ennyire?
– Janka: A fődíj az egy látogatás az Európai Űrügynökség (ESA) központjába, ami Hollandiában van, ezen kívül pedig egy vagány, háromdimenziós CanSat-kupácska, ami nagyon-nagyon tetszik. És vannak különdíjak is, amiket különböző kreatív csapatoknak osztanak ki: van a tudományos meg mérnöki különdíj, attól függ, hogy éppen miben volt kiemelkedő az adott csapat.
– Jól hangzanak ezek a díjak, viszont mi az, amiről úgy érzitek, hogy már megnyertétek a projekt által?
– Ági: Ez az első évem az Apáczaiban, senkit nem ismertem, így viszont találkoztam négy nagyon vagány emberrel, akikkel egész évben együtt dolgoztam. Ezen kívül megismertem hat ugyancsak nagyon jó embert a másik csapatból, és ez nekem nagyon sok löketet adott ahhoz, hogy merjek nyitni mások felé, amiért én nagyon hálás vagyok nekik.
– Janka: Nálam is ugyanígy a közösség a lényeg. Egy ilyen nagyon kockás projekten dolgozunk együtt, de annyira érzelmes, annyira hihetetlen, hogy egymásra támaszkodunk. És persze ott van maga a tárgyi tudás is: olyan részeit fedeztük fel a fizikának például és a technológiának, amiket iskolában nem is tanulnánk. Megtanultunk 3D-t dizájnolni, nyomtatott áramkört tervezni, ejtőernyőt készíteni, ami azért egy elég komplex folyamat is tud lenni.
– Ági: Az ejtőernyős feladatra és kihívásokra én vagyok a legjobb példa, aki még a saját nadrágját sem tudta megvarrni, most pedig egy ejtőernyőt varr, ami le kell juttasson egy 350 grammos kis elektronikai dobozkát egy kilométer magasról.
CSAK SAJÁT