+7 (3822) 609-826
Космическая теплица
вырастим свежую зелень прямо в космосе!
Зачем в космосе нужна теплица?
Темп развития технологий неумолимо растет. Буквально 60 лет назад никто и не думал, что человек сможет хотя бы долететь до космоса. Но сегодня мы видим, что люди не только добрались до него, но и начали жить на орбите. Посмотрите только на космонавтов с МКС!
Дальше - больше, люди уже мечтают о том, как они будут покорять другие планеты! Но для того, чтобы долететь хотя бы до Марса, нужно как минимум 7 месяцев. Если подумать, то сколько понадобится взять с собой еды, чтобы прокормить космонавтов во время такого долгого путешествия?
Правильный ответ - настолько много, что она просто не поместится на космическом корабле, а если и поместится, то кто гарантирует, что не произойдет такая же ситуация, как в "Марсианине"?
Дальше - больше, люди уже мечтают о том, как они будут покорять другие планеты! Но для того, чтобы долететь хотя бы до Марса, нужно как минимум 7 месяцев. Если подумать, то сколько понадобится взять с собой еды, чтобы прокормить космонавтов во время такого долгого путешествия?
Правильный ответ - настолько много, что она просто не поместится на космическом корабле, а если и поместится, то кто гарантирует, что не произойдет такая же ситуация, как в "Марсианине"?
Для тех, кто пока не знает, что такое МКС, расшифруем:
МКС - это международная космическая станция
МКС - это международная космическая станция
Кто это придумал?
Впервые высказал эту идею прародитель мировой космонавтики, человек, чьи работы уважает даже сам Илон Маск, и просто безумый мечтатель - Константин Эдуардович Циолковский!
Именно в его книге "Вне Земли" можно прочесть рассуждения на тему, что людям нужно самостоятельно обеспечивать себя едой во время далеких путешествий, а также встретить описание "орнажереи", которая летает в космосе рядом с космическим кораблем.
Конечно, пока растения в космосе выращивались только непосредственно внутри станций, но кто нам мешает изменить это?
Именно в его книге "Вне Земли" можно прочесть рассуждения на тему, что людям нужно самостоятельно обеспечивать себя едой во время далеких путешествий, а также встретить описание "орнажереи", которая летает в космосе рядом с космическим кораблем.
Конечно, пока растения в космосе выращивались только непосредственно внутри станций, но кто нам мешает изменить это?
Цель кейса
Создать макет космической теплицы, которая смогла бы функционировать в условиях открытого космоса как дополнительный модуль МКС
Техническое задание
Тебе предстоит сделать макет теплицы, который будет представлять из себя уменьшенную копию (соотношение 1:10) предполагаемого модуля для МКС. При этом стыковочные узлы и систему жизнеобеспечения разрабатывать не нужно. А чтобы у тебя все, получилось мы даем тебе техническое задание (параметры, которым должен соответствовать твой макет):
Тебе предстоит сделать макет теплицы, который будет представлять из себя уменьшенную копию (соотношение 1:10) предполагаемого модуля для МКС. При этом стыковочные узлы и систему жизнеобеспечения разрабатывать не нужно. А чтобы у тебя все, получилось мы даем тебе техническое задание (параметры, которым должен соответствовать твой макет):
- Цилиндрическая или призматическая форма
- Диаметр 50 см
- Длина не менее 100 см
- Должен обеспечивать установленный температурный режим
- Должен поддерживать необходимый уровень влажности
- Должен быть герметичным и иметь возможность функционировать в условиях открытого космоса
- Должен освещать растения, когда космическая станция проходит по темной части орбиты
- Есть система дистанционного управления
- Есть система энергопитания, которая может обеспечить теплицу энергией без посторонних источников минимум 30 минут
- Система подачи воды и питательных веществ к корням
Задачи
которые предстроит решить, чтобы воплотить проект в жизнь
- Изучить условия жизни растений
- Собрать корпус теплицы
- Запрограммировать и разместить в корпусе электронику
- Подготовить презентацию для защиты проекта
Материалы
Для корпуса
- Оргстекло
- Пластиковые уголки
- Винты
- Трубы
Электронные компоненты
- Ардуино UNO
- Датчик температуры и влажности DHT11
- Элемент Пельтье
- Кулер
- Радиатор
- Датчик влажности почвы
- Датчик уровня воды
- Насос
- Реле
- Часы реального времени
- Датчик освещенности
- Светодиодная лента
- MicroUSB плата заряда Li-Ion
- Аккумуляторы
Растения
- Каменная вата
- Семена салата-латука
- Два пластиковых контейнера
- Пульверизатор
Этапы проекта
Этап 1
Изучение проблемы
Изучение проблемы
А сейчас давай подумаем: с чего бы начать? На первом этапе самым лучшим вариантом будет погрузиться в проблематику проекта, посмотреть аналоги и материалы по данной теме. Ты можешь посмотреть интересные видео, которые помогут тебе понять, что все-таки мы будем делать ;)
Посмотрев это видео, ты узнаешь, как же растут растения в невесомости
А если посмотришь это видео, то тебе расскажут об экспериментах над растениями в космосе
Полезные ссылки
Чтобы сделать хороший проект, нужно быть подкованным теоретически
- Растения в космосе. Что и как выращивают на МКСhttps://www.aogarden.ru/news/rasteniya-v-kosmose-chto-vyrashchivayut-na-mks/
- Сельское хозяйство в космосеhttps://habr.com/ru/post/395689/
- Растения в космосе: инструкция по применениюhttps://biomolecula.ru/articles/rasteniia-v-kosmose-instruktsiia-po-primeneniiu
Этап 2
Собрать корпус теплицы
Собрать корпус теплицы
На этом эпапе тебе нужно будет придумать конструкцию космической теплицы, продумать расположение всех систем внутри и, собственно, собрать её.
Как собрать корпус теплицы
- 1Продумай конструкцию космической теплицыУчти, что она будет функционировать в условиях космоса. Что для этого нужно? Как будет попадать свет? Как будут располагаться растения внутри? Как обеспечить герметичность? Нужны ли резервуары для воды? В конце этого шага у тебя должен получиться или чертеж внешнего вида теплицы, или её 3D-модель (рекомендовано)
- 2Продумай каждую систему и их расположение внутриНа этом этапе тебе предстоит продумать, какие системы необходимы для автономного функционирования теплицы. Подробно распиши функционал каждой их них, что должно в неё входить и то, где все будет располагаться.
*Совет: приступай к разработке системы энергопитания в конце, чтобы рассчитать энергопотребление всей электроники и правильно подобрать аккумуляторы и входной ток. - 3Собери корпус космической теплицыКогда ты все продумал и решил, где и как все будет находиться внутри теплицы, можешь приступать к сборке корпуса. Потом, по мере готовности, нужно будет расположить в нем функционирующие системы.
А это примеры для вдохновения)
Этап 3
Запрограммировать электронику
Запрограммировать электронику
Последним и самым сложным этапом является программирование электроники. Как ни странно, без электроники теплица не сможет самостоятельно функционировать в космосе. На этом этапе тебе предстоит познакомиться со средой arduino IDE, научиться программировать сначала отдельные датчики и устройства, а потом написать единый скетч для всей электроники теплицы
Что делать, если я не знаю, как программировать?
Ниже увидишь кнопку, как только ты на неё нажмешь - попадешь на курс по программированию на arduino. Там тебя познакомят с этим замечательным микроконтроллером и расскажут основы языка С
Ниже увидишь кнопку, как только ты на неё нажмешь - попадешь на курс по программированию на arduino. Там тебя познакомят с этим замечательным микроконтроллером и расскажут основы языка С
А теперь поэтапно
знания есть, но что теперь делать?
- 1Выбрать компонентыДля начала распиши задачи, которые выполняет твоя космическая теплица (можно посмотреть в ТЗ). Для каждой задачи подбери нужный датчик и устройство, которое будет регулировать измеряемый параметр.
*Например: для поддержания заданной температуры нужны: датчик температуры, чтобы отслеживать этот параметр, и какой-нибудь нагревательный элемент, чтобы регулировать его. - 2Подключить компоненты к ардуино на макетной платеТеперь тебе нужно поподробней познакомиться с каждым датчиком, а именно узнать, как его подключить к ардуино. Ниже будут полезные сайты, на которых есть информация про каждый датчик.
- 3ПрограммированиеКак только все подключено, можно приступать к самому интересному - программированию! Если ты внимательно прошел курс, то этот шаг не вызовет у тебя проблем.
Для начала стоит написать мини-скетчи для каждого датчика и понять, как ими управлять.
Затем перейти к общему коду: добавить условия, при которых устройства срабатывают, сделать из кучи электроники один слаженный механизм. - 4Спаять электроникуПоследнее, что нужно сделать - это спаять нужные проводочки и разместить всю электронику в корпусе теплицы.
На макетной плате, конечно, очень удобно собирать электронику в единое целое, но поверь, будет очень неприятно, когда все это разлетится из-за плохого соединения! Поэтому берем паяльник в руки и идем спаивать все, что может развалиться. Лучше всего сделать это на единой плате, чтобы не мучаться потом с проводами)
Полезные сайты
Это специальные сайты об ардуино, здесь можно найти практически все об электронике, связанной с ардуино
Сайты-справочники по ардуино:
- http://wiki.amperka.ru/
- https://voltiq.ru/wiki/
- https://3d-diy.ru/wiki/
Сайты с подобными проектами:
- https://alexgyver.ru/gyvercontrol/
- https://lesson.iarduino.ru/page/smart_greenhouse/
- https://habr.com/ru/post/536666/
- https://usamodelkina.ru/12723-gidroponika-pod-upravleniem-arduino.html
Этап 4
Подготовить презентацию
Подготовить презентацию
Ура! Это последний этап твоего проекта. Тебе осталось провести небольшой эксперимент и подготовить презентацию для защиты перед экспертами
Эксперимент
Как только ты довел свою космическую теплицу до рабочего состояния, наступает момент истины: тебе нужно проверить, насколько хорошо в ней растениям. Для этого высади две рассады, одну в теплице, а вторую прямо в грунте на улице. Нужно будет сравнить, где ростки появились раньше, где больше ростков взошло, и посмотреть на их качество (внешний вид). Это и есть эксперимент, опираясь на него можно построить графики и проанализировать, насколько качественно ты построил теплицу
Ниже ты увидишь кнопку: нажми на нее, и попадешь на гугл-диск с шаблоном презентации и требованиями по презентации.
Пусть твое выступление поразит всех!
Пусть твое выступление поразит всех!
Критерии оценки результатов
- Соответствие ТЗТвой кейс должен соответствовать всем пунктам технического задания. За каждый из пунктов будет начисляться определенное количество баллов.
Всего за критерий: 30 баллов - Командная работаВ течение работы над проектом, от начала до конца, будут проходить промежуточные проверки того, как ты и твоя команда работаете. Будут учитываться такие моменты, как быстро твоя команда решает поставленные задачи и как хорошо были распределены обязанности.
Всего за критерий: 30 баллов - Результаты экспериментаБаллы можно будет получить за проведение самого эксперимента, который докажет работоспособность твоего проекта, и за результаты (графики, таблицы сравнения, видео), которые покажут в цифрах эффективность твоей работы
Всего за критерий: 20 баллов - ЗащитаЭтим критерием будет оцениваться содержимое твоей презентации, насколько отражена в ней суть проекта и насколько команда разбирается в проекте
Всего за критерий: 20 баллов