ESERO ITALIA: insegna, impara, vola in alto con lo Spazio

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CanSat · Linee Guida

LINEE GUIDA

INTRODUZIONE

L’Agenzia Spaziale Europea (ESA) sostiene e promuove una serie di attività CanSat in tutti gli stati membri e associati. Il progetto CanSat, rivolto agli studenti delle scuole secondarie, tratta principalmente argomenti di tecnologia, fisica e programmazione. Attraverso l’esperienza pratica che deriva dal lavoro su un progetto spaziale su piccola scala, CanSat utilizza questi contenuti teorici in modo interdisciplinare e incoraggia la collaborazione e il lavoro di squadra.

Cos’è un CanSat?

Un CanSat è una simulazione di un vero satellite incorporato nel volume e nella forma di una lattina. La sfida per gli studenti è dunque introdurre in uno spazio così piccolo i principali sottosistemi di un vero satellite, come l’alimentazione, i sensori e un sistema di comunicazione.
Il CanSat viene lanciato a circa un chilometro di quota da un razzo, oppure viene fatto cadere da una piattaforma, da un drone o da un pallone aerostatico. La missione del CanSat parte dopo lo sgancio e consiste nello svolgimento di un esperimento scientifico e/o una dimostrazione tecnologica durante la discesa, nel successivo atterraggio senza danni e nell’analisi dei dati raccolti durante la discesa.

Obiettivi educativi del progetto CanSat

Attraverso il progetto CanSat, i partecipanti dovranno realizzare tutte le fasi di un vero e proprio progetto spaziale, dalla scelta degli obiettivi di missione al design del CanSat, l’integrazione dei componenti, la verifica del sistema, la preparazione del lancio e l’analisi dei dati ottenuti. Durante questo processo, gli studenti saranno in grado di:
• Apprendere facendo secondo la metodologia “learn by doing”;
• Acquisire familiarità con la metodologia IBSE (Inquiry Based Science Education), basata cioè sul porsi domande, comunemente utilizzata nelle professioni scientifiche e tecniche della vita reale;
• Acquisire e/o rafforzare conoscenze curricolari basilari di tecnologia, fisica e programmazione;
• Comprendere l’importanza del coordinamento e del lavoro di squadra;
• Potenziare le proprie capacità comunicative.

FASI DEL PROGETTO

Le fasi della competizione europea CanSat sono 5:

FASE 1

Immagina il CanSat

FASE 2

Costruisci il CanSat

FASE 3

Lancia il Cansat:
campagna
di lancio nazionale

FASE 4

Esponi il tuo progetto
e i risultati del volo

FASE 5

Partecipa all’evento finale “Space Engineer for a day” (per il vincitore della campagna nazionale italiana)

CRITERI DI AMMISSIONE

Affinché una squadra di studenti possa partecipare alla competizione devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

  1. Ogni squadra deve essere costituita da un minimo di 3 a un massimo di 6 studenti (da 14 a 19 anni) i quali devono rispettare almeno una delle seguenti condizioni:
  • devono essere iscritti a una scuola secondaria;
  • devono frequentare la scuola da casa (homeschooling) certificata dal Ministero dell’Istruzione o autorità preposta;
  • devono far parte di un club di una scuola secondaria;
  1. Almeno il 50% degli studenti di una squadra devono avere la cittadinanza italiana.
  2. Non sono ammessi alla competizione studenti universitari o di istruzione superiore.
  3. Ogni squadra deve avere un insegnante o un supervisore che controlli i progressi tecnici della squadra, che offra suggerimenti e consigli e che funga da punto di contatto con l’organizzatore nazionale. Questa figura deve rendersi disponibile ad accompagnare la squadra alla campagna di lancio e all’evento europeo.Il gruppo dovrà essere coperto da opportuna polizza assicurativa da parte dell’Istituzione scolastica di appartenenza.
  4. È vietato partecipare più di una volta alla competizione CanSat, ad eccezione dell’insegnante e al massimo di uno studente delle squadre precedenti.
  5. I membri del team devono avere una conoscenza pratica dell’inglese, al fine di scrivere relazioni e tenere presentazioni orali in inglese.
  6. La competizione è riservata alle sole persone registrate.
FINANZIAMENTI & SPONSOR

Campagna di lancio nazionale
Per la campagna di lancio della competizione nazionale, sono a carico dell’organizzatore i costi di:
– alloggio, dal venerdì sera alla domenica mattina, in stanze multiple per gli studenti e singole per i docenti;
– pasti, in particolare, cena del primo giorno, colazione pranzo e cena del secondo giorno, colazione e pranzo del terzo giorno;
– viaggi locali albergo – campo volo;
– lancio del CanSat e logistica sul campo;
fino a 6 studenti e 1 insegnante per squadra.

Tutte le squadre devono organizzarsi per prenotare e acquistare a loro spese il viaggio (andata e ritorno) dalle rispettive sedi fino all’albergo assegnato dall’organizzatore; le squadre devono inoltre coprire i costi dei dispositivi e della strumentazione necessari alla realizzazione del proprio CanSat e della stazione ricevente.

Evento finale “Space Engineer for a day” per i vincitori delle campagne nazionali

Per l’evento europeo, ESA si occuperà coprirà i costi di alberghi, pasti e trasporti locali fino a 6 studenti e fino a 2 insegnanti (il secondo insegnante dovrà fornire opportuna motivazione per la presenza) per ciascun team nazionale, includendo fino a 300 euro a persona per i costi di viaggio.

Nel dettaglio verranno coperti:
1. alberghi per i membri di ciascun team (con stanze multiple) e per i docenti accompagnatori (stanze singole) per tutta la durata dell’evento;
2. fino a 300 euro a persona per il viaggio internazionale e per il trasporto dal più vicino aeroporto internazionale o stazione ferroviaria al luogo dell’evento;
3. trasporti locali per la durata dell’evento, esclusi i trasporti indicati al punto 2;
4. pasti: cena il giorno di arrivo, colazione, pranzo e cene il giorno dell’evento e colazione il giorno della partenza.
Ciascun team è responsabile dell’organizzazione del proprio viaggio da/per le rispettive città di partenza e l’aeroporto o stazione ferroviaria vicina al luogo dell’evento.

Per maggiori dettagli si invita a consultare il seguente link:
https://cansat.esa.int/about-cansat/european-event

REQUISITI TECNICI
La competizione CanSat è progettata per simulare tutti gli aspetti di una missione satellitare vera, incluse le fasi di progettazione, sviluppo, verifica, lancio, operatività e analisi dati grazie al lavoro di squadra.
 

1. Specifiche del razzo
Di seguito si fa un esempio di lancio di un razzo utilizzato nella campagna di lancio finale. I razzi utilizzati durante i lanci CanSat possono avere caratteristiche diverse.

Il modello commerciale di razzo tipicamente utilizzato è l’Intruder (o versioni modificate dello stesso) che può ospitare 2 o 3 CanSat e ha le seguenti caratteristiche:
Massa: 3 kg;
Lunghezza: 1,5 m;
Diametro: 79,4 mm;
Apertura alare: 232 mm;
Apogeo: circa 1000 m;
Tempo di volo: circa 140 s;
Massa del propellente: 280 gr.

 
2. Requisiti CanSat
La strumentazione e la missione del CanSat devono essere progettati per soddisfare i seguenti requisiti e vincoli:
 
1. Tutti i componenti di CanSat devono stare dentro una lattina (115 mm di altezza per 66 mm di diametro) ad eccezione dell’ancoraggio del paracadute (il paracadute verrà fornito dall’organizzatore il giorno del lancio e sarà provvisto di una girella che permette al CanSat di ruotare rispetto al paracadute stesso). Antenne radio e GPS possono essere montate all’esterno sulla parte superiore o inferiore della lattina in funzione del progetto, ma non sui lati.
Nota: il razzo dispone di 4,5 cm di spazio disponibile per ogni CanSat (misurato sull’asse lungo della lattina cioè l’altezza) in cui vanno alloggiati tutti gli elementi esterni del CanSat incluso l’attacco del paracadute, il paracadute e tutte le antenne.
2. Le antenne, i trasduttori e gli altri elementi del CanSat possono dispiegarsi oltre il diametro della lattina solo dopo che il CanSat sarà sganciato dal vettore.
3. La massa del CanSat può variare da 300 gr a 350 gr. I CanSat più leggeri devono aggiungere zavorra per raggiungere la massa minima richiesta. I limiti di massa descritti sono relativi al solo CanSat e non comprendono il paracadute, fornito dall’organizzatore.
4. Sono strettamente proibiti esplosivi, detonatori e altri materiali pirotecnici, infiammabili o pericolosi. Tutti i materiali utilizzati devono essere sicuri per il personale, l’equipaggiamento e l’ambiente circostante. In caso di dubbi, l’organizzatore potrà richiedere alle squadre il documento “Material Safety Data System” (MSDS). Sono altresì vietate le batterie di tipo LiPo.
5. Il CanSat deve essere alimentato da una batteria e/o pannelli solari. Il sistema potrà rimanere acceso per 4 ore consecutive.
6. La batteria deve essere facilmente accessibile per ricambi o ricariche.
7. Il CanSat deve avere un interruttore generale facilmente accessibile.
8. È raccomandabile avere un sistema di localizzazione del CanSat (ad esempio un cicalino, un beacon radio, un GPS, …) per il suo recupero.
9. Si raccomanda l’implementazione di un sistema di scrittura dei dati in locale, utile in caso di problemi con il sistema di trasmissione.
10. Il collegamento del paracadute al CanSat deve sopportare forze fino a 80N. Ciascun CanSat verrà sottoposto ad una prova di carico statica prima del lancio. 
11. Il collegamento del paracadute deve essere implementato dai team e prevede un singolo occhiello dal diametro interno tra gli 8 e i 12 mm. Il sistema di ancoraggio deve essere confinato nel volume indicato nella nota al punto 1. 
12. Il paracadute fornito garantisce (con un Cansat di 350 g di massa) una velocità di discesa di circa 6 m/s, per un tempo di volo di circa 170 s. Questi parametri possono variare in funzione delle condizioni meteo e dell’effettiva quota di sgancio. 
13. Il CanSat deve poter sopportare una accelerazione fino a 20 g.
14. Il budget totale del modello definitivo di CanSat non deve superare i 500 euro. La stazione a terra e qualsiasi altro oggetto non inerente al volo non sono considerati nel budget. Nella prossima sezione saranno indicate tutte le informazioni legate alle penalità nel caso in cui il budget venga superato. 
15. In caso di sponsorizzazione, tutte le voci relative dovranno essere specificate nel budget con i prezzi di mercato aggiornati e contribuiranno al raggiungimento del tetto di spesa.
16. La frequenza assegnata deve essere rispettata da tutte le squadre partecipanti alla campagna di lancio. È importante che le squadre curino la progettazione dell’integrazione della strumentazione e l’interconnessione in modo che le frequenze possano essere modificate facilmente se necessario.
 
3. Vettori alternativi e impedimenti per meteo avverso
Qualora non fosse possibile lanciare con il razzo, i Cansat verranno portati in quota da un drone. In tal caso la quota di sgancio potrebbe ridursi a 500 metri, diminuendo quindi anche il tempo di volo. 
In caso di meteo avverso o più in generale di impedimenti al lancio, verrà realizzata, se possibile, una simulazione di presa e trasmissione dati a terra, compatibilmente con gli spazi e i tempi a disposizione.
ente link: 
https://cansat.esa.int/about-cansat/european-event/
VALUTAZIONE E PUNTEGGIO

1. La giuria
La giuria, nominata dall’organizzatore, sarà composta da esperti CanSat, esperti di didattica o ingegneri e scienziati che valuteranno i progetti, le performance delle squadre durante il lancio, la raccolta dei dati, la loro elaborazione ed esposizione.
I membri della giuria assegneranno un punteggio alle squadre durante la campagna di lancio e annunceranno la classifica nella cerimonia di chiusura.

La giuria sarà composta da 3-6 membri e le loro competenze possono spaziare da ingegneria, scienza o didattica.


2. Il punteggio
Saranno valutare le performance nelle seguenti aree:

A. Realizzazione tecnica
La giuria terrà in considerazione le modalità con cui le squadre hanno ottenuto i propri risultati, quanto sia affidabile e robusto il CanSat e come si è comportato durante lo svolgimento della missione. Saranno anche valutati gli aspetti innovativi del progetto.
Gli aspetti valutati saranno:
• complessità tecnica di missione: livello tecnico del CanSat, comprensione dei concetti tecnici e originalità degli aspetti ingegneristici della missione;
• esecuzione missione primaria: esecuzione tecnica del CanSat relativa ai risultati e alla raccolta dati della missione primaria;
• esecuzione missione secondaria: esecuzione tecnica relativa ai risultati e alla raccolta dati della missione secondaria.

B. Valore scientifico
Saranno valutati il valore scientifico e l’innovazione tecnologica delle missioni delle squadre e le competenze scientifiche delle stesse, inclusi la rilevanza scientifica della missione, la qualità dei rapporti tecnici (scritti e orali) e la comprensione scientifica della squadra che sarà giudicata dalla capacità di analizzare e interpretare i risultati in modo appropriato e le innovazioni e sperimentazioni in campo tecnologico.

Gli aspetti valutati saranno:
• rilevanza scientifica: valutazione delle misure raccolte sulla base di un obiettivo scientifico chiaro e fondato, la misura in cui il CanSat è usato in modo originale e se la raccolta dati è sufficiente a raggiungere l’obiettivo;
• comprensione scientifica: livello di comprensione dei principi scientifici alla base del progetto;
• rapporto tecnico: abilità nel sintetizzare con chiarezza e nel fornire un rapporto di pre-lancio completo e leggibile, con le diciture appropriate dei grafici e l’uso corretto delle unità di misura, abilità di presentare scientificamente dati e interpretazioni solide durante la campagna di lancio;
• innovazione e sperimentazione tecnologica: sviluppo di microprocessori e sistemi di misura, integrazione dei sistemi e versatilità degli stessi, innovazione nei sistemi di gestione del CanSat, inclusi, a titolo di esempio, sistemi di comunicazione, localizzazione, alimentazione, acquisizione e analisi dati in tempo reale.

C. Competenze professionali
La giuria valuterà la collaborazione e il coordinamento della squadra, la loro adattabilità e le competenze comunicative.
Gli aspetti valutati saranno:
• lavoro di squadra: sforzo collaborativo della squadra per completare le missioni nel modo più efficiente ed efficace possibile;
• adattabilità: atteggiamento teso al miglioramento continuo e abilità di adattarsi a nuove condizioni;
• comunicazione: competenze orali di presentazione, abilità di fare una presentazione accattivante che comprenda un’esposizione sicura e una presentazione efficace.

D. Divulgazione
Alla squadra verranno dati punti per le modalità di comunicazione del progetto a scuola a alla comunità, considerando pagine web, blog, presentazioni, materiale promozionale, copertura dei media ecc…

TABELLA DI VALUTAZIONE
Il bilanciamento complessivo dei vari aspetti sarà valutato come segue:
Realizzazione tecnica 35%
Valore scientifico e innovazione tecnologica 30%
Competenze professionali 25%
Divulgazione 10%
TOTALE 100%

Penalità
La mancata realizzazione delle proposte dichiarate in fase di candidatura verrà penalizzata con una detrazione di punteggio variabile dall’1 al 50%.
Il punteggio finale delle squadre subirà una penalizzazione dell’1% al giorno per ritardi nell’invio del CDR.
Allo stesso modo, sarà sottratto l’1% del punteggio finale per ogni 10 euro in più di spesa oltre il budget dei 500 euro.

3. Premi
Il metodo di assegnazione dei premi è stato creato in modo da valutare i punti di forza delle squadre nel modo più equo possibile.
Durante la campagna europea CanSat i premi saranno consegnati sulla base delle seguenti categorie:
• Miglior progetto CanSat: alla squadra con il punteggio totale più alto
• Migliore realizzazione tecnica: alla squadra con il punteggio più alto nella categoria “Realizzazione tecnica”
• Migliore missione scientifica/tecnologica: alla squadra con il punteggio più alto nella categoria “Valore scientifico/tecnologico”
• Migliore professionalità: alla squadra con il punteggio più alto nella categoria “Competenze professionali”
• Migliore progetto divulgativo: alla squadra con il punteggio più alto nella categoria “Divulgazione”
*Menzione speciale d’onore (opzionale): la giuria potrà eventualmente assegnare un premio onorario in uno di questi di due scenari:
• se una squadra ospite ha eseguito il progetto in modo eccezionale, classificandosi al primo posto in una o più categorie menzionate sopra (vedere allegato 1)
• se una squadra ha raggiunto livelli oltre misura in un’area specifica non compresa nelle categorie ufficiali

Valgono inoltre le seguenti regole:
• una squadra non può ricevere più di un premio;
• il “miglior progetto CanSat” sarà sempre assegnato alla squadra con il punteggio totale più alto;
• se una squadra si classifica al primo posto in più categorie, le sarà assegnato il premio più importante (miglior mission scientifica 35% o miglior realizzazione tecnica 35%); nel caso in cui una squadra sia prima in entrambe le categorie le sarà assegnato il premio nella categoria in cui ha totalizzato il punteggio con maggior margine rispetto al secondo classificato.

Ad esempio: una squadra ha il miglior punteggio nella realizzazione tecnica (punteggio 8,5/10) e nella divulgazione (punteggio 9,5/10); le sarà assegnato il premio per la migliore realizzazione tecnica perché è il premio con maggior importanza, mentre il premio per il miglior progetto divulgativo sarà assegnato alla squadra al secondo posto in questo campo.

Altro esempio: una squadra ha il miglior punteggio totale (8,5/10) e nella categoria “miglior progetto divulgativo” (9,5/10); in questo caso la squadra sarà premiata con il premio “Miglior progetto CanSat” perché questo titolo va sempre alla squadra che ha totalizzato maggior punteggio, mentre il premio per il miglior progetto divulgativo andrà alla seconda classificata in questa categoria.

CONTATTI

Tutte le domande e le dichiarazioni di interesse dovranno essere inviate a: cansat@esero.it

Maggiori informazioni:

FASE 1 · IMMAGINA IL CANSAT

Missioni primaria e secondaria di Cansat

1. Missione primaria

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FASE 2 · COSTRUISCI IL CANSAT

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FASE 3 · LANCIA IL CANSAT

Campagne di lancio nazionale​

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FASE 4 · ESPONI IL TUO PROGETTO E I RISULTATI DEL VOLO

Valutazione e premiazione del vincitore

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FASE 5 · EVENTO FINALE “Space Engineer for a Day”

Evento europeo per i vincitori delle campagne nazionali

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