НАСА RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge - NASA RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge

Программа NASA RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge побуждает учащихся 7–12 классов изучать и развивать навыки для успешной карьеры в области науки, технологий, инженерии и математики (области STEM ) в рамках двух этапов проектного обучения и командного соревнования. Опыт RealWorld-InWorld предоставляет командам студентов, которые сначала работают с учителями / тренерами, возможность решать инженерные проблемы, вдохновленные НАСА, а затем совместно со студентами университетов и наставниками инженеров находить решения в условиях виртуальной реальности. Команды рассматривают реальные вопросы, связанные как с космическим телескопом Джеймса Уэбба, так и с ловким гуманоидным роботом, известным как Робонавт 2, а затем работают над разработкой логистических решений реальных проблем, которые исследователи и ученые решают сегодня. RealWorld-InWorld - это совместная образовательная инициатива Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), Национального аэрокосмического института (NIA), USA TODAY Education и LearniT-TeachiT.

RealWorld-InWorld NASA Engineering Design Challenge основывается на успешном проекте SIGHT / INSIGHT, разработанном USA TODAY Education и NASA, а также на Virtual Exploration Sustainability Challenge (VESC), разработанном NIA и NASA. Обе образовательные инициативы были основаны на темах и материалах НАСА для учащихся 7–12 классов. Они углубляют понимание студентами карьеры STEM, управления проектами и инноваций НАСА.

Решение проблем

Студенты попытаются ответить на один из двух вопросов, касающихся космического телескопа Джеймса Уэбба или Робонавта 2.

  • Робонавт 2 имеет невероятную пару рук и набор ног в разработке, но ему нужен способ прикрепиться к внешним стенам Международной космической станции, находясь в открытом космосе. Разработайте для Робонавта 2 ножку с нулевым ускорением, которая обеспечит устойчивость и поддержку во время выходов в открытый космос.
  • Космический телескоп Джеймса Уэбба - большой инфракрасный космический телескоп, предназначенный для замены космического телескопа Хаббла. Создайте большой щит, который может сохранять JWST холодным, а также позволять ему обнаруживать инфракрасный свет от слабых источников, таких как далекие галактики и внесолнечные планеты.

Спонсоры и партнеры

Робонавт 2

История и применение

Робонавт 2 - очень ловкий антропоморфный робот-гуманоид, созданный и спроектированный в Космическом центре имени Джонсона НАСА . Робонаут 2 используется в ситуациях, когда факторы риска слишком высоки и, таким образом, угрожают жизни человека. Разработка Робонавта 2, а в будущем и других ловких роботов-гуманоидов, расширит наши возможности для исследования и строительства в космосе, позволяя нам отправлять роботов с большей мобильностью, чем подходящие астронавты, для выполнения сложных миссий или рискованных действий в окружающей среде. безопасен для человека. Робонавт 2 является первым в своем роде (существует четыре похожих робота), который не только отправляется в космос, но и выполняет задачи на борту Международной космической станции (МКС). Робонавт 2, обычно называемый R2, стал первым американским роботом, взошедшим на борт МКС. Ценность «ловкого гуманоида» робота по сравнению с любым другим дизайном заключается в том, что R2 может использовать те же инструменты, что и мы, и работать вместе с нами в тех же пространствах. Это невероятно эффективно, так как не нужно будет создавать новые инструменты для облегчения миссий Робонавта 2. Для разработки R2 НАСА сотрудничает с General Motors (GM) и Oceaneering Space Systems (OSS). Это партнерство поможет ускорить развитие R2 как новой технологии и поможет роботу превзойти человеческую ловкость, которой он еще не достиг, и затем будет использоваться как в аэрокосмической, так и в автомобильной промышленности.

R2 во многом превосходит своего предшественника R1. R2 движется в четыре раза быстрее, чем R1, он более компактен, обладает более высоким уровнем ловкости и более глубоким и широким диапазоном чувствительности. R2 включает в себя множество передовых технологий, включая оптимизированное перекрывающееся рабочее пространство с двумя руками, технологию последовательного эластичного соединения, увеличенный ход пальца и большого пальца, миниатюрные 6-осевые датчики нагрузки, избыточное измерение силы, сверхвысокоскоростные контроллеры суставов, экстремальный ход шеи и камеру с высоким разрешением и ИК-системы.

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST)

История и применение

Космический телескоп Джеймса Уэбба - это следующее поколение систем построения изображений дальнего космоса. Космический телескоп Джеймса Уэбба стремится лучше понять происхождение Земли и жизни во Вселенной. Этот телескоп имеет важное значение для будущих научных открытий, и учащиеся в рамках конкурса RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge используют процесс инженерного проектирования для решения проблем, связанных с космическим телескопом Джеймса Уэбба.

Джеймс Уэбб

Космический телескоп Джеймса Уэбба, также известный как JWST, был назван в честь бывшего администратора НАСА Джеймса Уэбба. Уэбб руководил космическим агентством с февраля 1961 года по октябрь 1968 года. Считается, что он внес большой вклад в космическую науку, которая привела к созданию JWST, космического телескопа следующего поколения, носящего его имя. Уэбба чаще всего связывают с космической программой Аполлона . Удивительно, учитывая его огромные достижения, что Уэбб несколько неохотно соглашался принять должность администратора НАСА. Он не был инженером или ученым, но занимал другие заметные должности в правительстве и аэрокосмической промышленности. Президент Кеннеди считал Уэбба лучшим кандидатом на эту должность и убедил его, что должность администратора НАСА в значительной степени ориентирована на политику.

Хотя президент Кеннеди пообещал высадить человека на Луну еще до конца века, Уэбб считал, что эта проблема важна для многих секторов, таких как образование и промышленность, а не строго в политической сфере. Уэббу приписывают большую научную продуктивность космического агентства в 1960-х годах. Многие программы позволили американцам открывать новую информацию о космосе с помощью зондов, отправленных на Марс и Венеру, в то время как другие подготовили американцев к первым шагам на Луне с помощью роботизированных исследований поверхности. К тому времени, когда Уэбб вышел на пенсию в 1968 году, незадолго до высадки на Луну в 1969 году, агентство выполнило более 75 миссий.

Уэбб повысил роль ученых в принятии решений агентством. Он также сыграл активную роль в установлении связи между НАСА и университетским образованием в Америке. Уэбб создал университетскую программу НАСА, которая помогла создать космические гранты, предоставить стипендии аспирантам и построить научно-исследовательские лаборатории в университетах. Эта связь между НАСА и образованием продолжается и сегодня, о чем свидетельствует конкурс RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge. Эта задача сосредоточена на телескопе, который носит имя Джеймса Уэбба, человека, который открыл Америку в успешную эру освоения космоса, обеспечившую понимание и научный прорыв.

Телескоп

Запуск космического телескопа Джеймса Уэбба запланирован на 2018 год. Со своей орбиты на расстоянии около 1 миллиона миль от поверхности Земли JWST будет использовать инфракрасную технологию, чтобы заглядывать в космос, помогая ученым делать наблюдения о происхождении Вселенной. JWST будет наблюдать историю Вселенной с момента Большого взрыва до образования солнечных систем, в том числе нашей. Он будет изучать происхождение жизнеобеспечивающей среды и процесс формирования планет.

JWST - это совместная работа НАСА , Европейского космического агентства и Канадского космического агентства . В настоящее время проектом управляет Космический центр имени Годдарда НАСА . Подрядной компанией, участвовавшей в разработке, является Northrup Grumman . После запуска телескоп будет эксплуатироваться Научным институтом космического телескопа . Этот проект ранее назывался « Космический телескоп нового поколения », но в 2002 году был переименован в честь Джеймса Уэбба.

Цели JWST сгруппированы по четырем научным темам:

  1. Конец темных веков: первый свет и реионизация
  2. Сборка галактик
  3. Рождение звезд и протопланетных систем
  4. Планетарные системы и происхождение жизни

JWST похож на своего предшественника, космический телескоп Хаббла , в некоторых отношениях, но во многих отношениях он отличается, что позволяет ученым получить новые перспективы и понимание Вселенной. JWST «рассматривает» Вселенную в инфракрасном свете, тогда как телескоп «Хаббл» рассматривает Вселенную в оптическом и ультрафиолетовом. Такое сочетание точек зрения позволяет ученым составить более полную картину Вселенной. Зеркало на JWST также намного больше, чем зеркало на космическом телескопе Хаббла, что позволяет ему собирать еще больше света и смотреть еще дальше во времени. Поскольку свет распространяется с огромной скоростью, чем дальше он прошел, тем больше времени прошло с момента его возникновения. JWST также будет двигаться по орбите намного дальше от Земли, чем Хаббл. Хаббл находится очень близко к Земле, тогда как JWST будет находиться намного дальше, чем даже Луна.

Начало работы 2011

Фаза 1: RealWorld

Кто

Учителя / тренеры и ученики старших классов

Какие

Работайте вместе в качестве инженеров и ученых над исследованием и разработкой решений для одной из двух реальных проблем, связанных либо с космическим телескопом Джеймса Уэбба, либо с Робонавтом 2 . Решения RealWorld создаются в условиях личного общения небольших команд старшеклассников и тренеров / учителей. Представленные окончательные проектные решения будут размещены на веб-сайте RealWorld-InWorld, и команды получат признание за свою работу. Только команды, которые представят свои окончательные проектные решения RealWorld до 27 января 2012 г., имеют право перейти на этап InWorld.

Фаза 2: InWorld

Кто

Участвующие студенты колледжа выбирают команды из 3-5 учеников старших классов и их учителя / тренера. Каждая команда выбирает участвующего инженерного наставника. Многие из участников также являются участниками программы НАСА INSPIRE.

Какие

Работайте в трехмерной виртуальной среде, используя инструменты 21-го века, чтобы усовершенствовать конструкции и создать трехмерные модели телескопа Уэбба и Робонавта 2. Инженеры из обоих различных проектов будут посещать InWorld и «болтать» на протяжении всего испытания. В отличие от RealWorld, InWorld Challenge проводится в виртуальной среде, размещенной в мире виртуальной реальности NIA Universe. Команды создают и строят свои решения предложенных проблем в этой виртуальной среде.

Рекомендации

Внешние ссылки