• Ρήγα Φεραίου 5, Νέα Ιωνία
  • 2102799106
  • mail@3dim-n-ionias.att.sch.gr
  • Ρήγα Φεραίου 5, Νέα Ιωνία
  • 2102799106
  • mail@3dim-n-ionias.att.sch.gr

Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής

Ανοικτή Κατηγορία Δημοτικού:

Εποικισμός του Άρη

Πανελλήνιος Διαγωνισμός Εκπαιδευτικής Ρομποτικής

Ανοικτή Κατηγορία Δημοτικού:

Εποικισμός του Άρη

 3ο Δημοτικό Σχολείο Νέας Ιωνίας

 Project : “ Gemma Robot Neas Ionias”

                           ( Εποικισμός του Άρη )

Ομάδα Ρομποτικής : Η ομάδα μας αποτελείται από 6 μαθητές του Δ 1 & Δ 2 των τάξεων του σχολείου μας.

Συντονιστές : Προπονητής μας είναι ο δάσκαλος του Δ 1 τμήματος και υποδιευθυντής  του σχολείου μας.

Θέμα Project : Εποικισμός του Άρη –   Γαιοποίηση – γεωδιαμόρφωση του

                « Κόκκινου Πλανήτη » .

Ο πλανήτης :      Ο Άρης  κατέχει όλα τα χαρακτηριστικά τα οποία τον καθιστούν κατάλληλο για να ασχοληθεί  ο  άνθρωπος και να επικεντρωθεί όχι μόνο στην αποίκησή του, αλλά και στην γεωπλασία του. Για να γεωδιαμορφώσουμε τον Άρη θα πρέπει πρώτα να μεταφέρουμε εκεί ένα μεγάλο αριθμό από τεχνικούς καθώς και τεράστιες μάζες υλικών. Οι τεχνικοί θα πρέπει να ζουν μέσα σε θόλους και ταυτόχρονα θα πρέπει να δημιουργηθούν κάποιες χημικές βιομηχανίες απαραίτητες στην διαδικασία της γεωδιαμόρφωσης, καθώς και εγκαταστάσεις απαραίτητες για την συντήρηση της ζωής μέσα στους θόλους. Επίσης χρειαζόμαστε για να ζήσουμε στον Άρη, μια πιο πυκνή ατμόσφαιρα, πολύ περισσότερο οξυγόνο στον αέρα, θερμότητα και υγρό νερό, καθώς και προστασία από τις υπεριώδεις ακτινοβολίες και τον ηλιακό άνεμο, μια προστασία που είναι απαραίτητη αν θέλουμε να διατηρηθεί η γήινη ζωή στον Άρη.

 Σχεδιάζοντας την αποστολή στον Άρη :

   1) Πώς να επιβιώσει κάποιος από τις μεγάλες αποστάσεις στο διάστημα;

2) Πώς να προσγειωθεί ένα διαστημόπλοιο με ασφάλεια;

3) Πώς θα μεταφέρουμε μεγάλο αριθμό από τεχνικούς καθώς και τεράστιες   μάζες υλικών;

4) Πώς να βγούμε να εξερευνήσουμε και που θα μείνουμε;

5) Πώς θα προμηθευόμαστε καύσιμα, νερό, οξυγόνο          και τροφή;

6) Πώς θα επιστρέψουμε στη Γη;

7) Πώς θα προστατευθούμε από τις ανεμοθύελλες και τις ηλιακές καταιγίδες;

       Για να γίνει η Γαιοποίηση Άρη πρέπει : 

               Η Θερμοκρασία της επιφάνειας πρέπει να αυξηθεί.

Η ατμοσφαιρική πίεση πρέπει να αυξηθεί

Η χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας πρέπει να αλλάξει

Η επιφάνεια πρέπει να γίνει υγρή (κατά προτίμηση με νερό)

Η επιφανειακή ροή της ακτινοβολίας UV  πρέπει να μειωθεί

Σχέδια εποικισμού – γεωδιαμόρφωσης πλανήτη :

  1. Δημιουργία προστατευτικής «ασπίδας» που θα καλύπτεται από πυρίμαχο υλικό και θα φουσκωθεί με αέριο άζωτο λίγο πριν το σκάφος μπει στην ατμόσφαιρα του Άρη. Έτσι, η διάταξη θα πάρει το επιθυμητό σχήμα, μοιάζοντας με ένα τεράστιο μανιτάρι που θα βρίσκεται στη «μύτη» του διαστημοπλοίου.
  • Στην αρχή θα μείνουμε σε κοιλότητες βράχων, ή σε υπόγειες κατασκευές για προστασία από τις ανεμοθύελλες και τις ηλιακές καταιγίδες. Μετά οι τεχνικοί θα πρέπει να ζουν μέσα σε θόλους και ταυτόχρονα θα πρέπει να δημιουργηθούν κάποιες χημικές βιομηχανίες απαραίτητες στην διαδικασία της γεωδιαμόρφωσης,
  • Θα χρησιμοποιήσουμε τεράστια κάτοπτρα τα οποία και θα θέσουμε σε τροχιά γύρω από τον Κόκκινο Πλανήτη προκειμένου να αυξηθεί η θερμοκρασία του και να αυξηθούν  οι ποσότητες υγρού νερού στην επιφάνειά του.
  • Θα χρησιμοποιήσουμε συγκεκριμένες χημικές ουσίες (όπως φρέον) για να ενισχύσουμε το φαινόμενο του θερμοκηπίου και τη θέρμανση της ατμόσφαιρας. Τέτοια αέρια είναι οι χλωροφλοράνθρακες γνωστοί σαν CFC. Θα απελευθερώσουμε λοιπόν μεγάλες ποσότητες από τέτοια αέρια στην ατμόσφαιρα του Άρη. Αυτά τα αέρια ονομάζονται και αέρια του θερμοκηπίου γιατί έχουν την ιδιότητα να εγκλωβίζουν ηλιακή ακτινοβολία με αποτέλεσμα να θερμαίνεται η ατμόσφαιρα. Λόγω αυτής της θέρμανσης απελευθερώνεται διοξείδιο του άνθρακα από το έδαφος που είναι και αυτό ένα αέριο του θερμοκηπίου ανεβάζοντας και άλλο την θερμοκρασία , απελευθερώνοντας και άλλο διοξείδιο του άνθρακα και δημιουργώντας έναν φαύλο κύκλο που τελικό αποτέλεσμα θα έχει όπως υπολογίζεται το ανέβασμα της ατμοσφαιρικής πίεσης στο ένα περίπου πέμπτο της γήινης και σε μια θερμοκρασία αρκετά ψηλή σε χαμηλά ύψη ώστε να αρχίσει να λιώνει ο πάγος και να εμφανίζεται νερό σε υγρή μορφή.
  • Μπορούμε να αλλάξουμε την τροχιά αστεροειδών πλούσιων σε αμμωνία και να τους ωθήσουμε σε συντριβή στην επιφάνεια του Άρη, με αποτέλεσμα τη μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας που θα λιώσει τους πάγους και θα ανακατασκευάσει μια βιόσφαιρα.
  • Για να απελευθερωθούν τεράστιες ποσότητες οξυγόνου στην ατμόσφαιρα, μία λύση θα είναι να εισάγουμε φυτά στον Άρη, ίσως ακόμα και γενετικά μεταλλαγμένα φυτά τα οποία θα προσαρμοσθούν πολύ πιο εύκολα στις συγκεκριμένες συνθήκες. Η παραγωγή οξυγόνου έχει και ένα πολύ σημαντικό δευτερεύον αποτέλεσμα. Η ηλιακή ακτινοβολία το μετατρέπει σε όζον που είναι απαραίτητο για την προστασία της ζωής από τις υπεριώδεις ηλιακές ακτίνες.
  • Θα ήταν δυνατόν να κατασκευαστεί μια τεχνητή διαστημική μαγνητική ασπίδα στο διάστημα, μεταξύ του ήλιου και το πλανήτη, εκτρέποντας τον επικίνδυνο ηλιακό άνεμο. Κατ’ αυτό το τρόπο, θεωρητικά, η ατμόσφαιρα θα μπορούσε να πυκνώσει εκ νέου και η μέση θερμοκρασία να ανέβει κατά 4 βαθμούς. Η άνοδος θα οδηγούσε σε λιώσιμο του παγωμένου διοξειδίου του άνθρακα που βρίσκεται στο βόρειο πόλο, προκαλώντας ένα εξωγήινο φαινόμενο του θερμοκηπίου και ανεβάζοντας τη θερμοκρασία ακόμη περισσότερο. Στη συνέχεια, οι πάγοι νερού θα έλιωναν, δημιουργώντας λίμνες και θάλασσες. Σε διάστημα λίγων δεκαετιών, ο Άρης θα μπορούσε να γίνει εν μέρη κατοικήσιμος. εφόσον τεθεί σε λειτουργία το μαγνητικό πεδίο, που θα προστατεύει τον Άρη, από τις επιθέσεις της ηλιακής ακτινοβολίας και των διαφόρων μετεωριτών, τότε θα μπορούσε να αναπτυχθεί βαρύτητα, στο 50% της γήινης, μέσα σε διάστημα λίγων ετών!
  • Μπορούμε να κατασκευάσουμε εργαστήριο στην επιφάνεια του πλανήτη που  θα απομονώνει διοξείδιο του άνθρακα από την Αρειανή ατμόσφαιρα, για να το μετατρέψει σε καθαρό οξυγόνο και μονοξείδιο του άνθρακα. Έτσι, θα γίνεται επιτόπου ανεφοδιασμός των αστροναυτών με οξυγόνο, που είναι χρήσιμο για επιβίωση αλλά και για την επιστροφή τους στη Γη, αφού το οξυγόνο είναι απαραίτητο για να μπορεί ένα διαστημόπλοιο να χρησιμοποιήσει τα καύσιμά του και επομένως να κινηθεί. «Για πρώτη φορά, θα παράγουμε οξυγόνο σε έναν άλλο πλανήτη» !
  • Όταν θα λιώσει το παγωμένο νερό στους πόλους και θα διοχετευθεί σε υπόγειους ταμιευτήρες νερού  θα εισαχθούν στον Άρη γενετικά τροποποιημένα μικρόβια που θα παράγουν οξυγόνο και θα «αποσυνθέτουν» πετρώματα ώστε μέσα σε διάστημα 25 περίπου ετών να αρχίσουν να αναπτύσσονται βρύα και λειχήνες, που με τη σειρά τους θα αποτελέσουν τη βάση μιας βιόσφαιρας.  Μετά από 25 ακόμη χρόνια θα εμφανιστούν και ανθοφόρα φυτά, που θα συμβάλλουν κι αυτά στην παραγωγή οξυγόνου, που είναι απολύτως απαραίτητο στα ζώα και τον άνθρωπο.

Συσχέτιση σεναρίου με LEGO WEDO 2. & SCRATCH

Δράσεις

     Μιλήσαμε με τον προπονητή μας στους συμμαθητές μας για την ιδέα μας. Ζητήσαμε τη βοήθειά τους σε όποιον τομέα μπορούν και σε ότι υλικά μπορούν να προσφέρουν. Το βασικό μας πρόβλημα ήταν η σύνθεση του σεναρίου, η κατασκευή των αυτοματισμών και φυσικά τα LEGO. Ευτυχώς οι συμμαθητές μας έφεραν πολλά LEGO, πολλές ιδέες – σενάρια και έτσι ξεκινήσαμε την αποστολή μας. Διαβάσαμε πολλές μελέτες για τον αποικισμό του Άρη και επισκεφθήκαμε  τη σελίδα της NASA για να βρούμε πληροφορίες. Κατασκευάσαμε πρώτα τη μακέτα που αποτελείται από 3 επίπεδα : τη γη, το φεγγάρι και τον Άρη. Κάθε ένα χρωματίστηκε με τα πραγματικά χρώματα δίνοντας ευδιάκριτη διαφορά στην κατασκευή. Χρησιμοποιήσαμε γύψο, το φτιάξαμε το διακοσμήσαμε και το βάψαμε με χρώματα και πολύ κέφι μαζί…

Επειδή για εμάς το νερό στον Άρη ήταν απαραίτητο για τη ζωή των μελλοντικών γενναίων στην κατασκευή μας σκεφτήκαμε να έχει κυρίαρχο ρόλο. Έτσι δημιουργήσαμε υδραυλικό ασανσέρ για να απογειώνεται το Rover από τη γη και να πάει στο φεγγάρι με το σύστημα των συγκοινωνούντων δοχείων. Επίσης δημιουργήσαμε έναν υπόγειο ταμιευτήρα νερού και γερανό με βαρούλκο που θα ανεβάζει το νερό και θα ποτίζει τα φυτά στην επιφάνεια του πλανήτη, όπου θα γίνεται αποστράγγιση και το πλεονάζον νερό θα επιστρέφει στον ταμιευτήρα.

 Για την άνοδο της θερμοκρασίας του πλανήτη σκεφτήκαμε τον βομβαρδισμό των πόλων όπου υπάρχει ξηρός πάγος με αστεροειδείς πλούσιων σε αμμωνία που θα τους ωθήσουμε σε συντριβή στην επιφάνεια του Άρη. Έτσι μετά από έρευνα και επαφή με χημικό χρησιμοποιήσαμε Υπερμαγγανικό κάλιο και υπεροξείδιο του υδρογόνου δημιουργώντας μια αντίδραση που θα βγάζει έναν πυκνό μπλε ατμό προσομοιάζοντας την έκρηξη. Τέλος κατασκευάσαμε μια ασπίδα προστασίας που θα προφυλάσσει το Rover από ηλιακές καταιγίδες , ανεμοθύελλες, μετεωρίτες και άλλους κινδύνους.

Αρχίσαμε τις δοκιμές…

               Στο τέλος δημιουργήσαμε το σενάριο και το τεχνικό μέρος στο Scratch και μείναμε ικανοποιημένοι. Εδώ μπορούμε να πούμε ότι περάσαμε πολλές ώρες με τεστ, αποτυχίες, χρονομέτρηση, αλλαγές προγραμματισμού, έρευνα και εκμάθηση των δομών του Scratch, τροποποίηση σεναρίου, διαφορετικές γνώμες, αλλά τελικά τα καταφέραμε και πετύχαμε να δουλεύει και το project αλλά και η μακέτα με την τρισδιάστατη αναπαράσταση.

   Μηχανικά μέρη – αυτοματισμοί – αισθητήρες

        Χρησιμοποιήσαμε το 3 ολοκληρωμένα σετ Lego WeDo 2.  για να κατασκευάσουμε και να προγραμματίσουμε τα μοντέλα μας. Χρησιμοποιήσαμε 3 Hub, 3 μοτέρ κίνησης – τα 2 με μειωτήρα για επιβράδυνση της κίνησης και μεγαλύτερη δύναμη – και 3 αισθητήρες απόστασης.

   Rover : Μετά από μετρήσεις και 4 διαφορετικά οχήματα, το κατασκευάσαμε μακρύ και στενό για να χωρά στο διάδρομο που προσομοιάζει το διάστημα, αλλά και να μη βρίσκει στο δάπεδο όταν ταξιδεύει στο διάστημα. Τοποθετήσαμε αισθητήρα απόστασης που θα ξεκινά το project.

   Κουβάς : Εδώ ταλαιπωρηθήκαμε αρκετά… Αφού πειραματιστήκαμε με διάφορα μοντέλα γερανών τελικά καταλήξαμε να κατασκευάσουμε ένα σύστημα με μεγάλο γρανάζι και μειωτήρα έτσι ώστε να σηκώνει το βάρος από τον κουβά που θα είναι γεμάτος νερό. Αφού πετύχαμε το ανέβασμα και το κατέβασμα του κουβά, πειραματιστήκαμε πώς ο κουβάς θα αδειάζει το νερό στην επιφάνεια του Άρη για να ποτίζει τα φυτά μας. Δυστυχώς παρ όλες τις προσπάθειες αποτύχαμε παταγωδώς. Έτσι αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε για 2 φορά τα συγκοινωνούντα δοχεία και αντί ο κουβάς να κατεβαίνει να παίρνει νερό για να ποτίζει, το κάναμε ανάποδα!!! Έχουμε τον κουβά μέσα στο πηγάδι γεμάτο με νερό και ο κινητήρας τον ανεβάζει στην επιφάνεια. Ποτίζουμε τα φυτά μας και ο κουβάς ξανακατεβαίνει για να γεμίσει νερό!!! Τελικά μάθαμε ότι μόνο το πείραμα και οι δοκιμές δίνουν λύσεις!!! Όμως το καλό το παλικάρι !!!!

  Καπέλο : Κατασκευάσαμε έναν μηχανισμό με ισχυρό μοτέρ με μειωτήρα και στιβαρή κατασκευή, γιατί η ασπίδα που διαλέξαμε μετά από πειραματισμούς είναι όμορφη και εντυπωσιακή, αλλά δυστυχώς πολύ βαριά. Στις δοκιμές πολλές φορές έσπασε όλο το σύστημα. Έτσι χρησιμοποιήσαμε δυνατά κομμάτια τα οποί τα ενώσαμε με άξονες και σφήνες που έδωσαν σταθερότητα στο σύστημα για να σηκώνει την ασπίδα μας. Βέβαια αντιμετωπίσαμε προβλήματα γιατί κατέβαινε πολύ γρήγορα από το βάρος της και αντίθετα ανεβαίνει πολύ αργά λόγου του μεγάλου βάρους. Φυσικά και χάσαμε πολύ χρόνο με μετρήσεις για να καταφέρουμε το Rover να σταματά ακριβώς κάτω από την ασπίδα και να φεύγει όταν η ασπίδα σηκωθεί

Και μετά Scratch … Τελειώσαμε με τα ρομποτικά οχήματα, φτιάξαμε τη μακέτα, βρήκαμε το σενάριο και αρχίσαμε την σύνδεση του πραγματικού κόσμο με τον εικονικό κόσμο του Scratch … Στην αρχή φάνηκε εύκολο όταν εργαστήκαμε μόνο στο εικονικό περιβάλλον. Τα δύσκολα άρχισαν όταν ξεκινήσαμε να συγχρονίσουμε τους δυο κόσμους… Είχε πολύ πλάκα, τίποτα δεν δούλευε και οι μηχανισμοί μας λειτουργούσαν ανεξάρτητα ή δε λειτουργούσαν καθόλου!!! Με πολλές ώρες εργασίας, με πολλές αποτυχίες, καταφέραμε τελικά το συγχρονισμό και τώρα είμαστε αισιόδοξοι ότι και στο διαγωνισμό θα δουλέψουν όλα τέλεια, όπως δούλεψαν και στο εργαστήριο !!!

Περιγραφή project : Στη μακέτα μας φαίνονται ευδιάκριτα οι 3 πλανήτες με τα χαρακτηριστικά τους χρώματα. Το Rover μας βρίσκεται στη βάση εκτόξευσης που είναι στημένη πάνω σε υδραυλικό ανελκυστήρα που βασίζεται στη λειτουργία των συγκοινωνούντων δοχείων.

Όταν δοθεί η εκκίνηση, μαθητής ανοίγει το μπουκάλι με το νερό και το σηκώνει ψηλά για να αρχίσει η ροή νερού και το Rover ν’ αρχίσει να ανυψώνεται έως ότου φτάσει στην προγραμματισμένη θέση. Αμέσως το μπουκάλι κλείνει και τοποθετείται στο τραπέζι. Ο αισθητήρας απόστασης πιάνει το Rover το ενεργοποιεί και αρχίζει να κινείται. Στο Scratch προσομοιάζεται απογείωση με φωτογραφία της μακέτας που δείχνει το διάστημα.

                  Όταν το Rover φτάσει στο φεγγάρι, σταματά για λίγο, φαίνεται στο Scratch φωτογραφία της μακέτας που δείχνει το φεγγάρι, για ανεφοδιασμό. Σταματά με χρόνο, και ξαναξεκινά. Όταν φτάσει στην επιφάνεια του Άρη, φαίνεται στο Scratch φωτογραφία της μακέτας που δείχνει τον Άρη και σταματά με αισθητήρα απόστασης. Εκεί είναι τοποθετημένος ξηρός πάγος, που το Rover τον ρίχνει σε δοχείο με νερό και γίνεται έκρηξη προσομοιάζοντας τον βομβαρδισμό του πλανήτη με μετεωρίτες, που στόχο έχουν την άνοδο της θερμοκρασίας και το λιώσιμο των πάγων.

Με το πλήκτρο space το Rover μετακινείται προς τα πίσω , όπου τον πιάνει ο αισθητήρας απόστασης του γερανού που περιέχει βαρούλκο για ανύψωση νερού από υπόγειο ταμιευτήρα. Αμέσως ο κουβάς ανεβαίνει και με  λειτουργία των συγκοινωνούντων δοχείων ρέει νερό στην επιφάνεια του πλανήτη ποτίζοντας τα φυτά. Το νερό που περισσεύει αποστραγγίζεται σε υπόγειο ταμιευτήρα νερού. Στο Scratch φαίνονται φωτογραφίες με διαμόρφωση και γαιοποίηση του Άρη. Στο διάστημα αυτό ο κουβάς κατεβαίνει στην αρχική του θέση και το Rover κινείται προς τα πίσω.

Εκεί υπάρχει η ρομποτική κατασκευή της ασπίδας που προφυλάσσει από ηλιακές καταιγίδες ή άλλους κινδύνους. Ο αισθητήρας απόστασης αντιλαμβάνεται το Rover, σημαίνει συναγερμός και η ασπίδα κατεβαίνει προφυλάσσοντας το Rover. Στο Scratch φαίνονται φωτογραφίες ηλιακής καταιγίδας. Με χρονισμό η ασπίδα σηκώνεται και το Rover κινείται προς τα πίσω με τελικό προορισμό την επιστροφή του στη βάση εκτόξευσης. Στο Scratch φαίνονται φωτογραφίες με ανάποδη σειρά προσομοιάζοντας την κίνηση του Rover από τον Άρη στο φεγγάρι και από εκεί στη γη. Αν όλα πάνε καλά το Rover θα ακινητοποιηθεί στην πλατφόρμα εκτόξευσης, το υδραυλικό ασανσέρ θα κατεβεί και το project θα ολοκληρωθεί.

Ελπίζουμε να έχουμε μια αξιοπρόσεκτη παρουσία στο διαγωνισμό. Εμείς πάντως κουραστήκαμε πολύ, μάθαμε πολλά αλλά κυρίως το διασκεδάσαμε !!! Καλή επιτυχία σε όλους !!!

ΟΜΑΔΑ ΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ 2018

GemmaRobot Neas Ionias

Project : “  Εποικισμός του Άρη ”

Προπονητής :

Δημήτριος Κωσταγιάννης

Μαθητές :

Άγγελος – Γεώργιος Μαστοράκης

Δημήτριος Πατσιλής

Δημήτριος Ρεμούνδος

Απόστολος Φούρλας

Σεσίλια  – Σταυριανή Αναστασίου

Μαρία Δρακάκη

  • Share This: