Z gymnázia až do vesmíru: Náš program běžel na palubě ISS
Čtyři studenti z Gymnázia se zapojili do prestižní soutěže Astro Pi: Mission Space Lab pořádané Evropskou kosmickou agenturou. Vyvinuli vlastní algoritmus v jazyce Python, který běžel přímo na palubě Mezinárodní vesmírné stanice a měl za úkol vypočítat orbitální rychlost ISS na základě pořízených snímků Země. Přestože okolnosti nebyly ideální, jejich kód fungoval a přinesl reálné výsledky – a jedinečný zážitek ze spojení školního projektu a skutečného kosmického výzkumu.
V polovině září letošního školního roku jsme sestavili čtyřčlenný tým – Jan Kopsa (7MA), Kryštof Engelthaler (7MA), Kristýna Kupcová (2A) a Vojtěch Havlina (2A). Společně jsme se zapojili do projektu Astro Pi: Mission Space Lab, pořádaného vzdělávacím oddělením Evropské kosmické agentury (ESA Education).
Evropská soutěž Astro Pi Challenge nabízí mladým lidem jedinečnou příležitost provádět vědecký výzkum ve vesmíru – prostřednictvím vlastních počítačových programů, které běží na počítačích Raspberry Pi umístěných na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS).
Cílem našeho projektu bylo naprogramovat v jazyce Python algoritmus, který pomocí připojené kamery pořídí fotografie Země z paluby ISS a na základě těchto snímků vypočítá orbitální rychlost, jakou se stanice v daný moment pohybuje.
Na projektu jsme pracovali od října do ledna. Každý pátek ve 20:00 jsme se scházeli online – volali jsme si, sdíleli obrazovky a společně programovali. Každé setkání trvalo zhruba jednu až dvě hodiny.
V únoru jsme náš program, který měl celkem 118 řádků, odeslali vývojářům projektu ke kontrole před samotným spuštěním na ISS. V dubnu jsme obdrželi tzv. Flight Status, což znamená, že náš program úspěšně prošel kontrolou a mohl být skutečně spuštěn na palubě stanice.
Od té chvíle jsme už jen čekali na výsledek, fotografie z ISS a certifikáty, které jsme obdrželi 12. června. Náš program vypočítal rychlost 11,775 km/s. Skutečná orbitální rychlost ISS je přibližně 7,66 km/s. I když náš výsledek nebyl zcela přesný, máme radost, že náš algoritmus fungoval správně a alespoň řádově se trefil do reality.
Výpočet rychlosti byl založen na měření vzdáleností mezi vizuálně stejnými body na snímcích pořízených v různých časových okamžicích. Jinými slovy – náš algoritmus identifikoval na fotografiích body, které byly snadno rozeznatelné od okolí, a poté je hledal na snímku pořízeném o něco později. Z pixelové vzdálenosti mezi těmito body jsme díky znalosti výšky ISS a parametrů kamery mohli dopočítat skutečnou vzdálenost – a tím i rychlost pohybu stanice.
Měli jsme ale trochu smůlu – náš program byl spuštěn právě ve chvíli, kdy ISS přelétala nad mořem. To ztížilo identifikaci stejných bodů na snímcích, protože „všechno bylo jen modré“ a algoritmus měl problém rozeznat výrazné orientační body. Program běžel deset minut.
Jan Kopsa, 7MA
Soutěž mi hodně pomohla zlepšit se v programování. Na začátku jsem uměla jen základy, ale během projektu jsem se naučila pracovat s reálnými daty a používat Python v praxi. Bavilo mě i to, že jsme pracovali v týmu a řešili něco, co pak běželo přímo na ISS. Byla to super zkušenost a určitě bych soutěž doporučila i ostatním.
Kristýna Kupcová, 2A
Práce s ostatními na soutěži mě velmi bavila. Každý měl co přidat k pomyslnému stolu, a tak společně vylepšit nebo opravit kód. Sám jsem se i něco málo přiučil co se týče programování. Hezkým bonusem byly i fotky vyfoceny při tom kdy náš program běžel.
Vojtěch Havlina, 2A
