Die Rolle von CANSAT bei der Überwachung der Luftqualität

CANSAT steht für "Can Satellite". Es ist ein kleiner Satellit, der in einer Dose gebaut wird. CANSATs helfen Schülern zu lernen, wie echte Satelliten funktionieren, indem sie eine Mini-Version erstellen. Diese winzigen Satelliten können für verschiedene Projekte genutzt werden, besonders um Dinge wie die Luftqualität zu überwachen.

#Bedeutung der Luftqualitätsüberwachung

Luftqualität ist heutzutage ein grosses Thema wegen der Verschmutzung. Die Luft zu überwachen hilft uns zu verstehen, wie sauber oder dreckig die Luft ist, die wir atmen. Mit Satelliten wie CANSATs können wir wichtige Infos über Luftschadstoffe sammeln, was helfen kann, Lösungen zur Verbesserung der Luftqualität zu finden.

#Design des CANSAT

Der CANSAT mit dem Namen NAMBI-VJ hat eine zylindrische Form. Er ist 310 mm hoch und 125 mm breit. Dieser Satellit wiegt etwa 1 Kilogramm. Er ist so gebaut, dass er die Luftqualität aus einer Höhe von etwa 900 Metern überwachen kann. Um sanft zu landen, ist ein mechanisches Gyroskop eingebaut. Ein Fallschirm sorgt dafür, dass er mit einer gleichmässigen Geschwindigkeit von etwa 3 Metern pro Sekunde herunterkommt.

#Wie der CANSAT funktioniert

Um den CANSAT zu testen, wird er aus 900 Metern Höhe mit einer Drohne fallen gelassen. Während des Falls sammelt er wichtige Daten wie die CO2- und andere Schadstoffwerte. Diese Infos werden über Zigbee-Kommunikation zurück zur Bodenstation geschickt, damit die Betreiber in Echtzeit Daten über die Luftqualität bekommen.

#Komponenten des CANSAT

CANSATs bestehen aus verschiedenen Teilen, die zusammenarbeiten. Hier sind die Hauptkomponenten:

1. Struktursubsystem: Dieser Teil gibt der Struktur Stabilität, damit der Satellit den Flug übersteht. Für NAMBI-VJ wird ein leichtes Material namens Poly Lactic Acid (PLA) verwendet.

2. Kommunikationssystem: Der Satellit hat ein System, das es ihm ermöglicht, Informationen zu senden und zu empfangen. XBee-Module werden oft für diesen Zweck verwendet, um Daten drahtlos zu übertragen.

3. On-Board-Computer: Dieses Bauteil verarbeitet die von verschiedenen Sensoren gesammelten Daten. Ein Arduino-Board wird häufig als On-Board-Computer verwendet, um die Informationen zu verwalten.

4. Abstiegssteuerungssystem: Das Abstiegssteuerungssystem sorgt dafür, dass der Satellit sicher landet. Es umfasst einen Fallschirm, der in einer bestimmten Höhe aufgeht.

5. Stromversorgungssystem: Dieser Teil versorgt den Satelliten während seines Betriebs mit Energie. Es besteht normalerweise aus Batterien, die Energie für Sensoren und Kommunikationssysteme liefern.

6. Payload-Subsystem: Hier befinden sich Sensoren zur Messung der Luftqualität. In NAMBI-VJ werden Sensoren eingesetzt, um die Werte verschiedener Gase zu überprüfen und Standortdaten bereitzustellen.

#Herausforderungen beim Bau eines CANSAT

Einen CANSAT zu bauen, lässt Schüler die Herausforderungen kennenlernen, vor denen echte Satelliten stehen. Sie müssen die richtigen Komponenten wählen, um die Gewicht- und Grössenlimits einzuhalten, und sie müssen verstehen, wie man Daten aus der Umwelt sammelt. Der Designprozess hilft den Schülern auch herauszufinden, was funktioniert und was nicht, was zukünftige Projekte leiten kann.

#Kommunikation und Datensammlung

CANSATs nutzen verschiedene Arten von Kommunikationstechnologie, um Daten zurück zur Erde zu senden. Traditionelle Satelliten verwenden oft verschiedene Frequenzbänder, wie C-Band und L-Band. CANSATs nutzen normalerweise Frequenzen wie VHF/UHF, die besser für die Kurzstreckenkommunikation geeignet sind.

Zigbee ist eine beliebte Wahl für CANSATs, da es bei Frequenzen zwischen 915,6 und 927,6 MHz arbeitet, was eine effiziente Datenübertragung ermöglicht. Das bedeutet, dass CANSATs zwar kleiner und weniger leistungsstark sind als traditionelle Satelliten, aber trotzdem effektiv mit den Bodenstationen kommunizieren können.

#Lernen durch CANSAT-Projekte

CANSAT-Projekte sind für Schüler nützlich, da sie praktische Lernerfahrungen bieten. Durch die Teilnahme am Bau und der Start eines CANSATs erwerben Schüler wertvolle Fähigkeiten in Teamarbeit, Problemlösung und technischem Wissen in Bezug auf Raumfahrttechnologie. Diese Projekte zeigen auch, wie Technologie auf reale Probleme angewendet werden kann, wie zum Beispiel Luftverschmutzung.

#Experimentieren mit CANSAT

Vor dem Start eines CANSAT werden mehrere Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Systeme gut funktionieren. Dazu gehört das Testen der Kommunikationssysteme, Sensoren und der Abstiegssteuerung. Diese Tests sind entscheidend, um Probleme zu identifizieren, die vor dem eigentlichen Start behoben werden müssen.

Während der Experimente wird der CANSAT aus verschiedenen Höhen fallen gelassen, um zu beobachten, wie gut er unter unterschiedlichen Bedingungen absinkt. Das hilft, das Design des Fallschirms zu verfeinern und zu bestätigen, dass er sicher landen kann.

#Anwendung in der realen Welt

Die Echtzeitdaten, die von einem CANSAT gesammelt werden, können für das Studium der Luftqualität in bestimmten Gebieten von unschätzbarem Wert sein. Wenn zum Beispiel ein CANSAT eingesetzt wird, um Informationen über Verschmutzungsniveaus in einer Stadt zu sammeln, können diese Daten Stadtplanern helfen, informierte Entscheidungen zur Verbesserung der Luftqualität zu treffen. Solche Überwachung kann auch dazu beitragen, Verschmutzungsquellen zu identifizieren und die Wirksamkeit von Luftqualitätsvorschriften zu bewerten.

#Fazit

CANSATs bieten eine spannende und praktische Möglichkeit für Schüler, sich mit Wissenschaft und Technik auseinanderzusetzen. Sie geben nicht nur Einblicke in die Satellitenoperationen, sondern fördern auch das Bewusstsein für drängende Umweltprobleme wie Luftverschmutzung. Wenn die Technologie weiter voranschreitet, könnte der Einsatz von CANSATs zunehmen und zu noch grösseren Beiträgen zur Raumfahrtwissenschaft und Erdüberwachungsanstrengungen führen.

Indem sie CANSAT-Projekte verstehen und daran teilnehmen, sind Schüler besser auf zukünftige Karrieren in Ingenieurwesen, Umweltwissenschaften und Technologie vorbereitet, was zur Entwicklung von Lösungen für einen gesünderen Planeten beiträgt.