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

НАСА Конкурс инженерного дизайна RealWorld-InWorld поощряет учащихся 7–12 классов изучать и развивать навыки для успешной карьеры в области науки, технологий, инженерии и математики (Поля STEM ) через два этапа 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), Национальный аэрокосмический институт (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, и 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 в области 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 прикрепить себя к внешним стенам Международной космической станции в открытом космосе. Разработайте для Робонавта 2 "нулевую ногу", 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 разработанный в Космический центр 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 космонавты, для выполнения сложных миссий или рискованных действий в окружающих средах. безопасен для человека. Робонавт 2 отличается тем, что является первым в своем роде (существует четыре похожих робота), который не только отправляется в космос, но и выполняет задачи на борту корабля. Международная космическая станция (МКС). Робонавт 2, или R2, как его обычно называют, стал первым американским роботом, взошедшим на борт МКС. Ценность «ловкого гуманоидного» 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 местах. Это невероятно эффективно, так как не нужно будет создавать новые инструменты для облегчения миссий Робонавта 2. Для разработки R2 НАСА сотрудничает с Дженерал Моторс (GM) и Морские космические системы (OSS). Эти партнерские отношения помогут ускорить развитие R2 как новой технологии и помогут роботу превзойти человеческую ловкость, которой он еще не достиг, и затем использовать его в аэрокосмической и 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, увеличенное перемещение пальца и большого пальца, миниатюрные 6-осевые датчики нагрузки, избыточное определение 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 съемки дальнего космоса. Космический телескоп Джеймса Уэбба пытается 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.[5] Считается, что он внес большой вклад в космическую науку, что привело к созданию JWST, космического телескопа следующего поколения, который носит его имя. Уэбба чаще всего связывают с Космическая программа 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.[5] 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 инженерного дизайна RealWorld-InWorld. 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

Космический телескоп Джеймса Уэбба планируется запустить в 2018 году.[6] 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 за историей Вселенной с моментов после Большой взрыв через образование солнечных систем, в том числе и нашей. Он изучит происхождение жизнеобеспечивающей среды и процесс формирования планет.

JWST - результат совместных усилий НАСА, то Европейское космическое агентство, а Канадское космическое агентство. В настоящее время проектом управляет Космический центр имени Годдарда НАСА. Подрядная компания, участвующая в разработке: Нортруп Грумман. После запуска телескоп будет управляться Научный институт космического телескопа. Ранее проект назывался "Космический телескоп нового поколения "но был переименован в честь Джеймса Вебба в 2002 году.

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 некотором смысле, но во многих отношениях он отличается, позволяя ученым получить новые перспективы и понимание Вселенной. JWST «рассматривает» Вселенную в инфракрасном свете, тогда как Hubble 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

ВОЗ

Учителя / тренеры и ученики старших классов

Что

Совместная работа инженеров и ученых для исследования и разработки решений одной из двух реальных проблем, связанных с Космический телескоп Джеймса Уэбба или же Робонавт 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

ВОЗ

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.[7][8]

Что

Работайте в трехмерной виртуальной среде, используя инструменты 21-го века, чтобы усовершенствовать дизайн 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 создают свои решения предложенных проблем в этой виртуальной среде.

Рекомендации

  1. ^ «НАСА - Дом». Nasa.gov. 2012-04-27. Получено 2012-05-07.
  2. ^ "Корпоративный сайт - NIA Home". Nianet.org. Получено 2012-05-07.
  3. ^ "USA TODAY Education: поддержка американских педагогов более 25 лет". Usatodayeducate.com. Получено 2012-05-07.
  4. ^ «Образовательное сообщество Learnit | Полезные ресурсы для лучшего образования». Nortellearnit.org. Получено 2012-05-07.
  5. ^ а б "Космический телескоп Джеймса Уэбба". Jwst.nasa.gov. Получено 2012-05-07.
  6. ^ "Космический телескоп Джеймса Уэбба". Jwst.nasa.gov. Получено 2012-05-07.
  7. ^ НАСА ВДОХНОВЕНИЕ
  8. ^ http://www.nasa.gov/audience/foreducators/9-12/features/inspire-students-speak-out.html

внешняя ссылка