樹莓派：人在太空，剛下火箭，誠招小于19歲的代碼開發者

博雯 發自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

這是一位正在國際空間站執行任務的宇航員。

再拉近一點，猜得出他身邊這個一直在亮的小東西是什么嗎？

——樹莓派！

只不過，這是樹莓派的太空特別定制版——Astro Pi。

去太空干什么？

Debug。

當然，做的是在地球完成不了的那種任務：

從太空中觀測并分析地球表面云層、計算太空中空間站的軌道、分析國際空間站內的氣溫和濕度……

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

這是一項為19歲以下的青少年們設計的挑戰。

在2014年立項時，英國商務部為這項競賽投入了200萬英鎊。商務部長Vince Cable表示：

這項挑戰將幫助下一代在興趣中獲得工業產業所需要的技能。創造出未來的工程師是我們工業戰略的一部分，這一競賽將對世界級技能培養作出長期貢獻。

參加的學生們將圍繞航天器傳感器、衛星成像、空間測量、數據融合和空間輻射這五個主題進行設計和編碼。

這是一項無限激發人的創造力和科學思維的挑戰。

——就像是樹莓派的使用者們一直在做的那樣。

而最終，宇航員會將在太空運行得到的結果和日志下載下來，返回給地球上的開發者們，并在各年齡段都評出獲勝者。

獲勝者會得到一套標準樹莓派，一套限定“太空派”，一張電子證書，并獲得與Astro Pi團隊以及宇航員見面的機會。

但其實對于孩子們來說，我的代碼在太空里運行，本身就是一件足夠酷的事情了。

太空版樹莓派的獨特之處

眾所周知，限定的總是高貴的。

那這款限定的“太空派”到底有哪些尊貴標志呢？

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

然后是一個I2C 的傳感器，包括：

• 慣性測量傳感器
  用來檢測國際空間站的助推火箭何時發射，或者作為指南針來尋找方向。
• 氣壓溫度傳感器
• 相對濕度和溫度傳感器

輸入硬件包括：

• 安裝在PCB上的衛星操縱桿
  有上、下、左、右和中間點擊5個按鈕，可通過標準的Linux事件系統/dev/input/event*訪問。
• GPIO按鈕
  用于關閉、復位、中斷檢測等功能。
• 樹莓派的標準相機模塊
• 樹莓派的NoIR相機模塊

輸出參數為：8×8 RGB LED矩陣，刷新率60幀，顏色分辨率15位，可通過可通過幀緩沖器驅動器/dev/fb1訪問。

還有一個微型控制器，來驅動LED矩陣并掃描操縱桿的輸入。

最后是已開源的Python API：

而最終前往太空的共有兩臺Astro Pi：Ed和Izzy。

其中，Ed主要負責競賽主題“太空生命”，可以通過它所有的傳感器來研究空間站內的生活。

它主要負責的任務包括衡量空間站內的重力方向和力量，分析艙內的空氣質量（如氣溫和濕度），以及計算空間站在軌道上的位置和方向等等。

而Izzy會貼在空間站的一個窗口上對準地球，所以主要用來完成“地球生活”主題的競賽內容。

包括但不限于通過分析云的形成來預測天氣模式，通過使用NDVI調查植被覆蓋率隨時間的減少來評估氣候變化的影響，以及研究地球磁場的變化等任務。

當然，參與這項競賽的第一位宇航員Tim Peake在鼓勵參與者時也表示：

從2014到現在

2014年12月10日，一項專門為19歲以下青少年開設的Astro Pi挑戰賽在英國正式啟動。

當時參與這項計劃的是英國歐空局的第一位宇航員——Tim Peake，他表示：

利用國際空間站上的Astro Pi傳感器收集數據，進行有趣的科學實驗，這為年輕人們提供了一個獨特的機會來學習計算機知識，這會是一件非常有趣的事！

2015年12月3日，載著兩枚太空版樹莓派的運載火箭發射了。

3個月后，Tim Peake從太空發來了開箱視頻：

他展示了一個正在通過艙門玻璃在拍攝太空星體圖像的“太空派”。

到了2017年，法國歐航局的Thomas Pesquet也參與了進來（也就是我們文章開頭的那位宇航員）：

到5月份，結果、數據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個成員國都開放了這項競賽。

競賽內容也被進一步劃分為了兩種：零號任務（Mission Zero）和太空任務實驗室（Mission Space Lab）。

隨著競賽的內容越來越豐富，參賽者也越來越多，到了2019年，已經有6559份程序代碼跟隨Astro Pi前往太空。

而就在今年5月，國際空間站再次發回了來自14993位年輕人的9408份程序運行結果。

其中，就有使用Astro Pi的紅外相機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驗，還有團隊著力于觀測空間站內部情況，或計算空間站軌道位置。

目前，今年的Astro Pi之旅還沒有選出最后的獲勝者。但對于很多人來說，這已經是一場不可思議的挑戰了。

成年人也能參加嗎？

這項競賽對歐洲航空局成員國在內的所有青少年開放，只要你在19歲以下，就可以在競賽開放時間進入官方報名。

但這時就有成年人嫉妒了：“我應該還沒那么老！”

Astro Pi官方則積極回應道：

官方團隊表示，當你的年齡超出參賽范圍時，你仍可以作為團隊的一員參與這項挑戰——以團隊導師的身份。

團隊導師是參賽的學生們和Astro Pi團隊之間的聯系，也是參賽團隊和歐洲航空局之間的聯系。

當團隊的代碼在空間站上運行之后，導師將與參賽的學生們共同接受宇航員的祝賀，捧起那份榮譽的證書。

Astro Pi官網：
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/