Astro Pi MK II, phần cứng Raspberry PI mới hướng đến trạm vũ trụ

trở lại vào năm 2015, phi hành gia vũ trụ châu Âu (ESA) Atronaut Tim Peake đã mang theo một cặp máy tính Raspberry Pi được trang bị đặc biệt, biệt danh là Izzy và Ed, vào Trạm vũ trụ quốc tế và mời học sinh trở lại Trái đất để phát triển phần mềm cho họ như một phần của Thử thách Astro Pi. Đến nay, hơn 50.000 người trẻ tuổi đã chạy mã của họ trên một trong những máy tính một ván; Làm cho chúng được cho là phổ biến nhất, và chắc chắn là PI mâm xôi được di chuyển nhiều nhất trong hệ mặt trời.

Trong khi Izzy và Ed vẫn đang mạnh mẽ, ESA đã chọn đó là khoảng thời gian những quả mâm xôi kỳ cựu này cuối cùng cũng có được sự nghỉ hưu mà họ đến hạn. Được thiết lập để thực hiện cuộc hành trình đến ISS vào tháng 12 trên tàu chở hàng Spacex Cargo, phần cứng Astro Pi MK II mới trông khá giống với phiên bản ban đầu 2015 ban đầu. Nhưng một cái nhìn trộm trong trường hợp máy bay nhôm lớp 6063 của nó cho thấy rất nhiều thiết bị mới và cải tiến, bao gồm Raspberry PI 4 Model B với RAM 8 GB.

Phần cứng cuối cùng sẽ không còn nghi ngờ gì nữa được đánh giá cao bởi các sinh viên muốn đẩy phong bì. Trong khi phần lớn các chương trình Python được gửi đến chương trình Astro PI đã làm nhiều hơn một chút so với việc bỏ phiếu, việc đọc hiện tại từ các cảm biến nhiệt độ hoặc độ ẩm của đơn vị và tin nhắn cuộn cho các phi hành gia trên Matrix LED của Astro Pi, một số dự án tiên tiến hơn nhiều đã nhắm đến tại thực hiện nghiên cứu không gian chính hãng. Từ việc sử dụng máy quay video trên bo mạch để hình ảnh Trái đất và đưa ra dự đoán thời tiết để cố gắng ánh xạ từ trường của hành tinh, mã được gửi từ các nhóm học sinh lớn tuổi sẽ được hưởng lợi từ hiệu suất tính toán được cải thiện và RAM mở rộng của PI mới nhất.

Cũng như Astro PI gốc, ESA và Raspberry PI Foundation đã chia sẻ nhiều chi tiết kỹ thuật về các hộp Linux được xếp hạng không gian này. Rốt cuộc, sinh viên dự kiến ​​sẽ phát triển và kiểm tra mã của họ về cơ bản là cùng một phần cứng ở đây trên trái đất trước khi nó được rạng rỡ cho các máy tính quỹ đạo. Vì vậy, hãy xem nhanh phần cứng mới bên trong Astro Pi MK II, và loại nghiên cứu nào nên cho phép sinh viên vào năm 2022 và hơn thế nữa.

Cảm biến súp lên

Tại thời điểm này, tất cả chúng ta đều nhận thức rõ về hiệu suất gần của máy tính để bàn đủ khả năng bởi Raspberry PI 4, vì vậy nó phải đi mà không cần nói rằng đó là một bản nâng cấp đáng kể so với mô hình Pokey Raspberry Pi B + từ năm 2014 mà sinh viên đã làm việc với cho đến khi Hiện nay. Cũng rất cần thiết như sự cải thiện về sức mạnh tính toán thô, có quyền truy cập vào mười lăm lần bộ nhớ sẽ cho phép các tác vụ phức tạp hơn nhiều đơn giản là không thể trước đây.

Để sử dụng tất cả năng lượng bổ sung đó, Astro Pi MK II mới bao gồm một loạt các cảm biến lớn hơn ngoài các phiên bản được nâng cấp của các phiên bản được sử dụng trên phần cứng ban đầu. Mũ Sense V2 mới vẫn bao gồm con quay hồi chuyển, gia tốc kế và từ kế cũng như các cảm biến để đo độ ẩm, nhiệt độ và áp lực bên trong ISS. Nhưng lần này xung quanh cũng là một cảm biến hồng ngoại thụ động (Pir), cũng như một cảm biến màu sắc và độ sáng.

Nhưng có thể, nâng cấp cảm biến thú vị nhất có dạng camera Raspberry Pi HQ. Cảm biến 12,3 megapixel Sony IMX477 là một cải tiến đáng kể so với mô-đun Camera Video Dinky có sẵn khi Astro PI đầu tiên được khởi chạy. Nó cũng có thể chấp nhận Ống kính CS-Mount, ngụ ý các nhóm gửi mã nhận biết máy ảnh của họ lên Astro Pi MK II sẽ có tùy chọn có các ống kính và bộ lọc khác nhau được cài đặt trong khi dự án của chúng đang chạy. Ví dụ: với bộ lọc phù hợp, sinh viên sẽ có thể thực hiện các quan sát Chỉ số thảm thực vật (NDVI) bình thường hóa để theo dõi và nghiên cứu phân phối sinh hoạt thực vật trên bề mặt trái đất.

Một copilot AI

Khi học sinh thực sự cần đá mọi thứ thành thiết bị cao, họ cũng sẽ có tùy chọn sử dụng máy gia tốc USB Coral sẽ đi kèm với Astro Pi MK II. Mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng này (ASIC) được phát triển bởi Google kết nối cổng USB 3.0 của PI và có thể thực hiện tối đa bốn nghìn tỷ hoạt động mỗi giây trong khi chỉ tiêu thụ hai watt quyền lực.

Được phát triển dành riêng cho việc học thiết bị, thiết bị công suất thấp này có thể chạy các mô hình Tensorflow Lite với tốc độ đáng kinh ngạc. Tài liệu chính thức nói rằng, khi được ghép nối với bộ xử lý lớp máy tính để bàn, bộ tăng tốc có thể chạy mô hình phân loại và phát hiện hình ảnh MobileNet V2 ở gần 400 khung hình mỗi giây.

Rõ ràng khả năng của nó sẽ bị giảm khi làm việc cùng với PI 4, nhưng nó sẽ vẫn là một lợi ích đáng kể cho các đội muốn học thiết bị trong quỹ đạo. Khi kết hợp với camera độ phân giải cao mới, năng lực thị giác máy tính của máy gia tốc phải cung cấp một số cơ hội hấp dẫn cho các quan sát Trái đất theo thời gian thực.

Giống như chính Astro Pi, bộ tăng tốc USB Coral đã được bao phủ trong một vỏ nhôm được phát triển được tùy chỉnh phát triển rõ rànged để giúp thụ động tiêu tan nhiệt. Nhưng nếu không, nó giống hệt với đơn vị thương mại mà bạn có thể mua tốt nhất bây giờ với giá 60 USD. Đây là loại logic tương tự dẫn đầu ESA để chọn Raspberry PI ở nơi đầu tiên, vì nó cho phép các trường học tập hợp các môi trường phát triển hiệu quả chi phí sử dụng chủ yếu là các thành phần ngoài kệ.

Astro Pi: Trò chơi nhà

Vì vậy, khi nào học sinh, hoặc độc giả Hackaday, có thể xây dựng Astro Pi MK II của riêng họ? Thật không may, điều đó không rõ ràng. Chắc chắn bạn có thể nhặt một chiếc Raspberry Pi 4 và một máy gia tốc USB Coral tốt nhất bây giờ, nhưng từ đó là sự thiếu hụt chip đã trì hoãn các nỗ lực để tạo ra chiếc mũ cảm giác mới với số lượng lớn. Học sinh tham gia chương trình có thể sử dụng trình giả lập dựa trên web để kiểm tra mã của họ trong thời gian này, với các nhóm được chọn để di dời sang giai đoạn 2 dự kiến ​​để có được thực tế vào tháng 11. Với sự thành công của chiếc mũ nghĩa ban đầu, có vẻ như phiên bản mới sẽ hoạt động để bán lẻ cuối cùng, nhưng nó có thể sẽ không xảy ra trong năm nay.

Một phiên bản DIY của Astro Pi gốc
Tương tự, trong khi trang web của dự án cho biết họ sẽ tải xuống trong tương lai gần, các tệp CAD cho bao vây Astro Pi MK II mới chưa có sẵn cho công chúng. Raspberry PI Foundation có một hướng dẫn chi tiết về việc xây dựng bản sao của Astro PI ban đầu, hoàn chỉnh với thông tin về in 3D, vì vậy hy vọng một cái gì đó tương tự được đưa vào nhau để ra mắt phiên bản mới tháng 12.

Trở lại năm 2017, một công ty đã tạo ra một bản sao $ 250 USD của trường hợp Astro PI ban đầu rất chính xác, bản thân Eben Upton cho biết họ gần như không thể phân biệt được từ các đơn vị bay-sẵn sàng. Khi các tệp CAD nằm ngoài, chúng ta có thể thấy một nỗ lực tương tự để sao chép phiên bản mới, nhưng đừng hy vọng nó sẽ ít tốn kém hơn lần này.

Ngay cả khi bạn quá già hoặc không ở phía tiên tiến của hành tinh để tham gia thử thách Astro PI chính thức, nền tảng được phát triển bởi ESA và Quỹ Raspberry PI vẫn hấp dẫn đối với các nhà khoa học và thí nghiệm của công dân ở đây trên trái đất. Hy vọng vào thời điểm các mục thử thách bắt đầu được tải lên Trạm vũ trụ quốc tế vào mùa xuân năm 2022, chúng ta sẽ có thể theo dõi tại nhà với mô hình phần cứng của chúng ta.