樹(shù)莓派：人在太空，剛下火箭，誠(chéng)招小于19歲的代碼開(kāi)發(fā)者

博雯 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

這是一位正在國(guó)際空間站執(zhí)行任務(wù)的宇航員。

再拉近一點(diǎn)，猜得出他身邊這個(gè)一直在亮的小東西是什么嗎？

——樹(shù)莓派！

只不過(guò)，這是樹(shù)莓派的太空特別定制版——Astro Pi。

去太空干什么？

Debug。

當(dāng)然，做的是在地球完成不了的那種任務(wù)：

從太空中觀測(cè)并分析地球表面云層、計(jì)算太空中空間站的軌道、分析國(guó)際空間站內(nèi)的氣溫和濕度……

完成這些任務(wù)的代碼在地球上編寫(xiě)而成，由Astro Pi收集，然后搭上歐洲航空局的火箭飛往太空。

這是一項(xiàng)為19歲以下的青少年們?cè)O(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。

在2014年立項(xiàng)時(shí)，英國(guó)商務(wù)部為這項(xiàng)競(jìng)賽投入了200萬(wàn)英鎊。商務(wù)部長(zhǎng)Vince Cable表示：

這項(xiàng)挑戰(zhàn)將幫助下一代在興趣中獲得工業(yè)產(chǎn)業(yè)所需要的技能。創(chuàng)造出未來(lái)的工程師是我們工業(yè)戰(zhàn)略的一部分，這一競(jìng)賽將對(duì)世界級(jí)技能培養(yǎng)作出長(zhǎng)期貢獻(xiàn)。

參加的學(xué)生們將圍繞航天器傳感器、衛(wèi)星成像、空間測(cè)量、數(shù)據(jù)融合和空間輻射這五個(gè)主題進(jìn)行設(shè)計(jì)和編碼。

這是一項(xiàng)無(wú)限激發(fā)人的創(chuàng)造力和科學(xué)思維的挑戰(zhàn)。

——就像是樹(shù)莓派的使用者們一直在做的那樣。

而最終，宇航員會(huì)將在太空運(yùn)行得到的結(jié)果和日志下載下來(lái)，返回給地球上的開(kāi)發(fā)者們，并在各年齡段都評(píng)出獲勝者。

獲勝者會(huì)得到一套標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)莓派，一套限定“太空派”，一張電子證書(shū)，并獲得與Astro Pi團(tuán)隊(duì)以及宇航員見(jiàn)面的機(jī)會(huì)。

但其實(shí)對(duì)于孩子們來(lái)說(shuō)，我的代碼在太空里運(yùn)行，本身就是一件足夠酷的事情了。

太空版樹(shù)莓派的獨(dú)特之處

眾所周知，限定的總是高貴的。

那這款限定的“太空派”到底有哪些尊貴標(biāo)志呢？

首先，Astro Pi擁有一個(gè)相當(dāng)好（貴）的航天用鋁制外殼，以及同樣是航天用級(jí)別的散熱鰭片、粘貼扣和支撐臂。

然后是一個(gè)I2C 的傳感器，包括：

• 慣性測(cè)量傳感器
  用來(lái)檢測(cè)國(guó)際空間站的助推火箭何時(shí)發(fā)射，或者作為指南針來(lái)尋找方向。
• 氣壓溫度傳感器
• 相對(duì)濕度和溫度傳感器

輸入硬件包括：

• 安裝在PCB上的衛(wèi)星操縱桿
  有上、下、左、右和中間點(diǎn)擊5個(gè)按鈕，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的Linux事件系統(tǒng)/dev/input/event*訪問(wèn)。
• GPIO按鈕
  用于關(guān)閉、復(fù)位、中斷檢測(cè)等功能。
• 樹(shù)莓派的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)模塊
• 樹(shù)莓派的NoIR相機(jī)模塊

輸出參數(shù)為：8×8 RGB LED矩陣，刷新率60幀，顏色分辨率15位，可通過(guò)可通過(guò)幀緩沖器驅(qū)動(dòng)器/dev/fb1訪問(wèn)。

還有一個(gè)微型控制器，來(lái)驅(qū)動(dòng)LED矩陣并掃描操縱桿的輸入。

最后是已開(kāi)源的Python API：

而最終前往太空的共有兩臺(tái)Astro Pi：Ed和Izzy。

其中，Ed主要負(fù)責(zé)競(jìng)賽主題“太空生命”，可以通過(guò)它所有的傳感器來(lái)研究空間站內(nèi)的生活。

它主要負(fù)責(zé)的任務(wù)包括衡量空間站內(nèi)的重力方向和力量，分析艙內(nèi)的空氣質(zhì)量（如氣溫和濕度），以及計(jì)算空間站在軌道上的位置和方向等等。

而Izzy會(huì)貼在空間站的一個(gè)窗口上對(duì)準(zhǔn)地球，所以主要用來(lái)完成“地球生活”主題的競(jìng)賽內(nèi)容。

包括但不限于通過(guò)分析云的形成來(lái)預(yù)測(cè)天氣模式，通過(guò)使用NDVI調(diào)查植被覆蓋率隨時(shí)間的減少來(lái)評(píng)估氣候變化的影響，以及研究地球磁場(chǎng)的變化等任務(wù)。

當(dāng)然，參與這項(xiàng)競(jìng)賽的第一位宇航員Tim Peake在鼓勵(lì)參與者時(shí)也表示：

從2014到現(xiàn)在

2014年12月10日，一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)為19歲以下青少年開(kāi)設(shè)的Astro Pi挑戰(zhàn)賽在英國(guó)正式啟動(dòng)。

當(dāng)時(shí)參與這項(xiàng)計(jì)劃的是英國(guó)歐空局的第一位宇航員——Tim Peake，他表示：

利用國(guó)際空間站上的Astro Pi傳感器收集數(shù)據(jù)，進(jìn)行有趣的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，這為年輕人們提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)來(lái)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)，這會(huì)是一件非常有趣的事！

2015年12月3日，載著兩枚太空版樹(shù)莓派的運(yùn)載火箭發(fā)射了。

3個(gè)月后，Tim Peake從太空發(fā)來(lái)了開(kāi)箱視頻：

他展示了一個(gè)正在通過(guò)艙門(mén)玻璃在拍攝太空星體圖像的“太空派”。

到了2017年，法國(guó)歐航局的Thomas Pesquet也參與了進(jìn)來(lái)（也就是我們文章開(kāi)頭的那位宇航員）：

到5月份，結(jié)果、數(shù)據(jù)和日志文件都成功下載回了地球。

而在這一年的9月，Astro Pi宣布與歐洲航天局（ESA）合作，向ESA的22個(gè)成員國(guó)都開(kāi)放了這項(xiàng)競(jìng)賽。

競(jìng)賽內(nèi)容也被進(jìn)一步劃分為了兩種：零號(hào)任務(wù)（Mission Zero）和太空任務(wù)實(shí)驗(yàn)室（Mission Space Lab）。

隨著競(jìng)賽的內(nèi)容越來(lái)越豐富，參賽者也越來(lái)越多，到了2019年，已經(jīng)有6559份程序代碼跟隨Astro Pi前往太空。

而就在今年5月，國(guó)際空間站再次發(fā)回了來(lái)自14993位年輕人的9408份程序運(yùn)行結(jié)果。

其中，就有使用Astro Pi的紅外相機(jī)拍攝地球表面的圖像。

除了這種向外研究地球和其他星體的實(shí)驗(yàn)，還有團(tuán)隊(duì)著力于觀測(cè)空間站內(nèi)部情況，或計(jì)算空間站軌道位置。

目前，今年的Astro Pi之旅還沒(méi)有選出最后的獲勝者。但對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)是一場(chǎng)不可思議的挑戰(zhàn)了。

成年人也能參加嗎？

這項(xiàng)競(jìng)賽對(duì)歐洲航空局成員國(guó)在內(nèi)的所有青少年開(kāi)放，只要你在19歲以下，就可以在競(jìng)賽開(kāi)放時(shí)間進(jìn)入官方報(bào)名。

但這時(shí)就有成年人嫉妒了：“我應(yīng)該還沒(méi)那么老！”

Astro Pi官方則積極回應(yīng)道：

官方團(tuán)隊(duì)表示，當(dāng)你的年齡超出參賽范圍時(shí)，你仍可以作為團(tuán)隊(duì)的一員參與這項(xiàng)挑戰(zhàn)——以團(tuán)隊(duì)導(dǎo)師的身份。

團(tuán)隊(duì)導(dǎo)師是參賽的學(xué)生們和Astro Pi團(tuán)隊(duì)之間的聯(lián)系，也是參賽團(tuán)隊(duì)和歐洲航空局之間的聯(lián)系。

當(dāng)團(tuán)隊(duì)的代碼在空間站上運(yùn)行之后，導(dǎo)師將與參賽的學(xué)生們共同接受宇航員的祝賀，捧起那份榮譽(yù)的證書(shū)。

Astro Pi官網(wǎng)：
https://astro-pi.org/

Python API：
https://github.com/astro-pi/python-sense-hat

參考鏈接：
[1]https://www.raspberrypi.org/blog/how-you-an-adult-take-part-in-european-astro-pi-challenge/
[2]https://www.raspberrypi.org/blog/european-astro-pi-mission-complete/
[3]https://www.raspberrypi.org/blog/sense-hat-emulator/