Чемпионат Сферы

Международный космический эксперимент «Сферы» направлен на демонстрацию возможностей, предоставляемых учащимся школ и вузов 14–19 лет для активного участия в разработке программ для роботов, имитирующих спутники. Программы разрабатываются для экспериментальных спутников Сферы (SPHERES), находящихся на борту Международной космической станции (МКС). Куратор российской части чемпионата и научный руководитель эксперимента — зав. НОЦ ИКИ РАН Садовский А.М. Эксперимент включает в себя программирование экспериментальных спутников Сферы, свободный полёт этих спутников в условиях микрогравитации во внутреннем объеме отсеков МКС, получение видеоинформации о движении спутников Сферы и передача ее на Землю для проведения анализа. Этот проект даёт возможность российским школьникам старших классов и студентам выступить в роли наземных операторов, проводящих научно-исследовательскую работу в условиях космоса на борту МКС с использованием спутников Сферы. Проект способствует воспитанию нового поколения учёных и инженеров, помогает молодёжи приобретать инженерно-технический опыт и такие важные профессиональные навыки, как умение решать научно-технические задачи, работать в команде, делать презентации и другие навыки.

Возможность работы с реальной задачей, возможность управлять спутником, помимо повышения познавательной активности учащихся за счет увеличения наглядности и эмоциональной насыщенности, позволяет решить ряд важных учебных задач.

УЧЕБНЫЕ ЗАДАЧИ

решаемые за счет проекта:

расширение теоретических и практических знаний учащихся;
исключение формального подхода к проведению уроков;
развитие логического мышления учащегося;
активизация творческого мышления учащихся;
использование информации для примеров построения алгоритмов, в том числе как справочного материала и памяток для учащихся;
привлечение молодежи к задачам автономных беспилотных КА;
совмещение программирования спутников и работы с реальными задачами, способствующее лучшему пониманию проблем,стоящих перед космическими исследованиями.

ЗАДАЧИ

решаемые с помощью КЭ:

демонстрация реализации способов и алгоритмов возможного использования автономных КА в условиях космического полета: сближение и стыковка; сервисное обслуживание и сборка на орбите; образование групповых формаций, включая автономный полет в составе объединенной группы; планирование траекторий, избежание столкновений, автономное маневрирование; оптимизация расхода топлива; захват, буксировка, различные манипуляции с произвольными объектами;
получение видеоинформации о реализации алгоритмов и передача ее на Землю для проведения дальнейшего анализа;
разработка и тестирование алгоритмов собственной разработки для управления автономным беспилотным КА.

Турниры проходят онлайн, на сайте http://zerorobotics.mit.edu. Турниры сопровождаются видеотрансляцией (онлайн). Задача команд — создать программу для СФЕР согласно ежегодному заданию. После нескольких этапов виртуальных туров в специальной среде, созданной специально для СФЕР, финалисты заканчивают соревнования реальными состязаниями, которые проводятся космонавтами и астронавтами на борту МКС в условиях микрогравитации. Финал соревнований транслируется в ЦУП-М (Центр управления полетами, Россия), MIT (Массачусетский технологический институт, США) или ESTEC (Европейский центр космической связи, Голландия).

В чемпионате могут принимать участие любые команды от любых средних учебных заведений (возможно участие одного студента первого курса вуза в качестве ментора). Количество участников 3 10 человек (обычно 5 7).

ЭТАПЫ ЧЕМПИОНАТА

моделирование движения спутника в двумерной геометрии («тестовый период»);
трехмерное моделирование;
формирование альянсов и полуфинал;
финал на МКС (очный турнир).

В турнире 2015 г., проходившем в сентябре 2015 – январе 2016, участвовало шесть российских команд, из которых две прошли в финал. В июле 2016 г. прошла организация турнира для средних классов средней школы, в котором участвовало 5 учителей российских школ для апробации возможности проведения турнира в российских условиях. В рамках российского чемпионата участникам выдаются дипломы, которые с 2017 г. будут учитываться при поступлении в Московский физико-технический институт (Государственный университет).