Je to lehce přes rok, kdy jsme dostali neuvěřitelnou šanci navrhnout experiment pro Mezinárodní vesmírnou stanici ISS.

Díky společnosti Planetum, jmenovitě Janu Spratkovi, se nám splnil sen z dřívějších projektů STRATOCACHING (šlo o lety meteorologickým balonem se sondou DROPION do stratosféry - info zde).
Tohle byl ale jiný level.  Možnost navrhnout něco, co by se po sérii několika testů a hodnocení, mohlo dostat na oběžnou dráhu na palubu ISS fakt vypadala jako bláznivý sen. Protože nejsme troškaři a naše heslo "Vyšší výkon!" nás nutí k maximalistickým krokům, navrhli jsme pět experimentů a tajně jsme doufali, že alespoň jeden by mohl projít sérií testování a mohl by dostat letový status. Ze snu jsme se ale probudili celkem rychle. Prvním schvalováním prošlo oproti našemu očekávání všech pět experimentů a nám začala nečekaně velká hromada práce. Pět předschvállených experimentů nám ovšem přineslo i spoustu radosti, navíc dorazil balík z ESA, ve kterém bylo 5 počítačů pro realizaci experimentů. 


Obr.:1 - počítač ASTRO-PI
Jde o počítače ASTRO-PI, postavené na základu RASPI4 a speciálním shieldu ASTRO-HAT se senzory a kamerou s teleobjektivem a IR filtry. Dva naše experimenty měly navíc modul strojového učení CORAL. 
Jakmile dorazili počítače, začal fofr. Hlavně Adamovi a Vojtovi, kteří mají největší zkušenosti s programování v Pythonu. Díky Matějovi začal také kurz Pythonu pro část Laborek, která se chtěla na programování podílet.
Nejprve bylo ale potřeba počítače sestavit, jsou to vlastně perfektní stavebnice.


Obr. 2 - Stavíme počítače ASTRO-PI
   

Obr. 3 - Stavíme počítače ASTRO-PI

  
Obr. 4 - Matěj učí Laborky.cz Python


Obr. 4 - Matěj učí Laborky.cz Python

Příprava programů, testování u nás v Laborkách.cz a popis programů nám trvaly do února. Vše jsem v termínu odeslali k druhému kolu testů do ESA. Zde už nešlo o legraci, podmínky pro udělení letového statusu byly dost tvrdé. Šlo např. o nepřekročení přidělené kapacity úložiště na ISS, dodržení časového limitu pro běh experimentu, samostatnost průběhu experimentu bez zásahu astronautů - ti mají vlastní náročný program, regulérní ukončení experimentu...
Po těchto testech dostaly letový status čtyři experimenty. 80% úspěšnost je pro Krtka neuspokojivá.
Jistě Vás zajímá, jaké experimenty jsme navrhli.  Měli jsme možnost realizovat dva okruhy výzkumů v projektu MISE SPACE LAB. Prvním okruhem byl Život na Zemi, druhým byl Život ve vesmíru.
LABORKY1: Život ve vesmíru, Experiment: Jak ovlivňuje astronaut svou přítomností experimenty v modulu Columbus. Šlo nám o měření základních veličin, jako je teplota, vlhkost, osvětlení... Souběžně s experimentem na stanici jsme realizovali srovnávací měření ve shodně objemově velkém prostoru u nás ve škole. Roli astronauta si zahrála Blecha. Když se nám vrátila data z experimentu na ISS, byli jsme dost překvapeni. Podle čidla, kterým jsme detekovali přítomnost astronauta v modulu Columbus to vypadalo, že v době našeho měření byl z tohoto koncového modulu celkem velký průchoďák. To nám vzápětí po dotazech u Centra BIOTESC z Univerzity v Lucernu potvrdila Magdalena Herova. V době našeho experimentu probíhala v modulu Columbus horečná činnost posádky mise AXIOM na přípravě přespání v modulu, a že ve 20:50 modulem prošel Matthias Maurer, který se ale v modulu v tomto čase nezdržel. Je jasné, že se tím potvrdil náš závěr, že se v modulu intenzivně pohybovali 4 astronauti a sensory pohybu, vlhkosti a osvětlení pohyb detekovaly. Pro zajímavost pdf si zde můžete přečíst (666 KB) závěrečnou zprávu tohoto experimentu před překladem do AJ.


Obr. 5 - přelet stanice během EXPERIMENTU1


Obr. 6 - ukázka dat EXPERIMENTU1 - surová data jsou zde již převedena do tabulky


Obr. 7 - grafy teploty z EXPERIMENTU1

Z grafů na obr. 7 je vidět, co se nám také podařilo zjistit. Počítač má nevhodně umístěné čidlo teploty, které je osazeno velmi blízko procesoru a měří tak teplotu počítače a ne teplotu okolního prostředí. Toto jsme napsali ESA v závěrečné zprávě. 

LABORKY2: Život ve vesmíru, Experiment: Decelerace stanice vlivem brzdění v magnetickém poli Země - vycházeli jsme ze zjištění, že korekce poklesu dráhy Mezinárodní vesmírné stanice se děje na základě měření slunečního větru a brzdění třením o vrchní vrstvy atmosféry. Protože je ale stanice vlastně "hliníková soustava rour", myslíme si, že se musí projevit i vliv magnetického pole Země a to díky tzv. Foucaultovým proudům. Díky akcelerometrům, které měřili na 11 desetinných míst se nám však podařilo změřit něco, co se nám dodnes nepovedlo rozumně vysvětlit, a proto se pokusíme o podobné měření v letošním roce. 
Zatím se nechceme moc rozepisovat o tom, co se vlastně při experimentu dělo, ale možná vám bude něco divné v následujícím grafu.

Obr. 8 - graf EXPERIMENYTU2 - něco je divně...
V grafech jsou jasně zřetelné anomálie při přechodu stanice přes magnetický rovník ze severního magnetického pole na jižní, ale v obrácením směru, kdy se stanice vrací z jihu na sever tato anomálie není. Protože jsem tato data nebyli schopni interpretovat, experiment zopakujeme za rok znovu.

LABORKY3: Život ve vesmíru, Experiment: Detekce částic kosmického záření - v tomto experimentu jsme si chtěli ověřit, zda je možné čipem fotoaparátu detekovat průlet částice kosmického záření. Domníváme se totiž, že když částice kosmického záření projde čipem fotoaparátu, vybudí v některých pixelech detekovatelný proud a tím se zobrazí ve snímku jako záblesk. V závěrečném schvalovacím kolečku nám ale bylo sděleno, že tento experiment nedostal letový status, protože se komise domnívá, že pravděpodobnost úspěšného zachycení a detekce je skoro nulová. 

LABORKY4: Život na Zemi, Experiment: Zkoumání poškození vegetace na Zemi - tento experiment využil speciální IR filtry na kameře počítače, kdy jsme pořizovali série infračervených snímků povrchu Země a rostlinného pokryvu. Získali jsme tak snímky, ze kterých bylo možné odečíst takzvaný Normalizovaný vegetační index (NDVI). Porovnáním našich aktuálních dat NDVI a archivních dat NDVI z družice COPERNICUS jsme chtěli porovnávat změnu pokryvu vegetace na Zemi. Vyhodnocování vegetace pomocí NDVI je široce používaná metoda pro kvantifikaci zdraví a hustoty vegetace pomocí dat z fotometrických senzorů.

Obr. 9 - vizualizace části dat NDVI z našeho experimentu.
Snímání povrchu probíhá v infračerveném spektru přes speciální infračervené filtry, které propouštějí vybrané vlnové délky z IČ spektra. Chlorofyl zelených rostlin absorbuje červené světlo (mezi 0.4 až do 0.7 µm). Buňky rostlin naopak odráží infračervené spektrum (od 0.7 do 1.1 µm). Index NDVI se určí jako poměr těchto dvou spekter. 
Tato měření mají vysokou korelaci se skutečným stavem vegetace na Zemi. NDVI hodnota se pohybuje mezi -1 a 1. Místa, kde nic neroste, bude mít index nula. NDVI se bude zvyšovat úměrně s množstvím vegetace. Místa s hustou a zdravou vegetací bude mít index jedna. Oceán poskytne NDVI -1. Podrobněji se o principu tohoto měření dočtete zde - WIKIPEDIA.

LABORKY5: Život na Zemi, Experiment: Detekce ionosférických výbojů - tento experiment se zaměřil na pokus o zachycení některého z nadoblačných výbojů, které probíhají mezi bouřkovým oblakem a ionosférou, to znamená, že tento výboj (nejde o blesk, neboť není přítomen horký vodivý kanál, ale tento výboj se spíš podobá doutnavému výboji v zářivce) nesměřuje z oblaku do země, ale jde opačným směrem, z oblaku vzhůru.
Přesný princip vzniku těchto nadoblačných výbojů ale není dosud znám. Výzkum těchto jevů začal systematicky v roce 1989. Těchto výbojů je několik druhů a mají i poetické názvy jako např.: modré výtrysky, anglicky blue jets, červené přízraky (červení skřítci), anglicky red sprites, elfové anglicky ze zkratky ELVES (Emissions of Light and Very low frequency erturbations due to Electromagnetic pulse Sources) a další. Skvěle popsal tyto jevy Petr Kulhánek na webu Aldebaran ZDE. 
 
Obr. 10 -  toto není náš obrázek, bohužel, jde o snímek NASA.
Jak už asi chápete, takové štěstí jak NASA jsme neměli, nepodařilo se nám žádný ionosférický výboj zachytit fotoaparátem, i když magnetometry, které jsme pro detekci těchto výbojů využívali detekovali několik výrazných peaků, které s těmito výboji přímo souvisely. Jak jsme ale zjistili později, pro zachycení snímku se musí použít vysokorychlostní kamery, které snímají i 10 000 snímků za sekundu.

Obr. 11 -   Každý, kdo se na experimentu ISS pro ESA podílel, dostal certifikát..

Nevím, jestli si dovedete představit, co nám práce na těchto experimentech dala. Nejen, že jsme se zapojili do vesmírných experimentů, seznámili jsme se se skvělými lidmi, museli jsme se naučit spoustu nových věcí, prostudovat spoustu technických materiálů, naučit se programovat speciální mikropočítače, ale hlavně to byla skvělá zábava a velké dobrodružství. Každý, kdo se na experimentu ISS pro ESA podílel, dostal krásný certifikát.
Příští rok snad dostaneme tuto možnost znovu. Díky moc za tuto příležitost Honzo Spratku!     
                                           Pár fotografií najdete ZDE.