اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین از ایستگاه فضایی توسط دانش آموزان دبیرستانی

به گزارش صدای جامعه و به نقل از آی‌ای، سه دانش‌آموز دبیرستانی از کشور پرتغال با استفاده از یک رایانه “Raspberry Pi” که در تصویر خبر قابل مشاهده است، میدان مغناطیسی زمین را از ایستگاه فضایی بین‌المللی اندازه‌گیری کردند.

“رزبری پای”(Raspberry Pi) یک رایانه تک-برد در اندازه یک کف دست است که “بنیاد رزبری پای” آن را ساخته ‌است تا مشوق آموزش علوم رایانه در مدرسه‌ها باشد. چهار نسخه از این رایانه ساخته شده که قیمت نسخه‌های اول و دوم به ترتیب ۲۵ و ۳۵ دلار آمریکا و نسخه سوم آن با نام زیرو(zero) ۲۶ دلار است. نسخه چهارم “رزبری پای” نیز در تاریخ ۲۴ ژوئن ۲۰۱۹ معرفی شد و دارای پنج نسخه با قیمت‌های متفاوت است.

اما روشی که این دانش‌آموزان برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین در نظر گرفته‌اند، روش جالبی است.

این دانش‌آموزان یک افزونه برای این کامپیوتر کوچک و ارزان برنامه‌ریزی کردند تا میدان مغناطیسی زمین را در مدار زمین اندازه‌گیری کند. این افزونه که با نام “Sense Hat” به معنی “کلاه حس” شناخته می‌شود، حاوی مغناطیس‌سنج، ژیروسکوپ، شتاب‌سنج و حسگرهای دما، فشار و رطوبت است.

افزونه “Sense Hat” به کامپیوتر اجازه می‌دهد تا دنیای اطراف خود را حس کند.

“لورنزو فاریا”، “برناردو آلوز” و “میگل سیمبرون” همراه با مربی خود “نونو باروس”، نتایج پروژه خود را با عنوان “مدل‌سازی میدان مغناطیسی زمین” در مجله آمریکایی American Journal of Physics منتشر کرده‌اند.

میدان مغناطیسی زمین که میدان ژئومغناطیسی نیز نامیده می‌شود، ده‌ها هزار کیلومتر در فضا گسترش می‌یابد و مگنتوسفر زمین را تشکیل می‌دهد.

مغناطیس‌سنج فلاکس‌گیت و مغناطیس‌سنج دقیق پروتونی معمولاً برای اندازه‌گیری‌های میدان ژئومغناطیسی استفاده می‌شوند.

در سال ۲۰۱۸، محققان در کانادا، ایالات متحده و اروپا با شلیک به لایه‌ای از اتم‌های سدیم شناور در ارتفاع ۱۰۰ کیلومتری زمین با لیزرها از روی زمین، روشی نوآورانه برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین از راه دور ایجاد کردند.

اکنون این روش توسط این ۳ دانش آموز به واسطه یک مسابقه به کار گرفته شده است.

آژانس فضایی اروپا با بنیاد رزبری پای بریتانیا برای برگزاری مسابقه‌ای برای دانش آموزان دبیرستانی همکاری کرد که به عنوان چالش “Astro Pi” شناخته می‌شود و در آن دانش‌آموزان باید یک کامپیوتر “رزبری پای” را با کد برنامه‌ریزی می‌کردند تا در ایستگاه فضایی اجرا شود.

“لورنزو فاریا” یکی از نویسندگان و یکی از این سه دانش‌آموز که در این پروژه مشارکت داشتند، گفت: من چالش “Astro Pi” را فرصتی برای گسترش دانش و مجموعه مهارت‌های خود دیدم و در نهایت این چالش من را با واقعیت پیچیده اما هیجان انگیز دنیای عملی آشنا کرد.

این رایانه در ایستگاه فضایی داده‌هایی را برای ترسیم میدان مغناطیسی زمین به دست آورده بود و این دانش آموزان از آن داده‌ها استفاده کردند و نتایج خود را با داده‌های میدان مرجع بین المللی ژئومغناطیسی(IGRF) مقایسه کردند.

“IGRF” از مشاهدات و ماهواره‌ها برای محاسبه اندازه‌گیری میدان مغناطیسی زمین استفاده می‌کند و اطلاعات آن هر پنج سال یک‌ بار به‌روز می‌شوند. بنابراین، دانش‌آموزان اندازه‌گیری‌های خود را در آوریل ۲۰۲۱ با آخرین داده‌های “IGRF” از سال ۲۰۲۰ مقایسه کردند و داده‌های آنها به میزان قابل توجهی اما ثابتی با نتایج “IGRF” تفاوت داشت. با این حال، این تفاوت به یک میدان مغناطیسی ساکن در داخل ایستگاه فضایی نسبت داده شد.

سپس دانش آموزان تجزیه و تحلیل خود را با استفاده از داده‌های بدست آمده از ۱۵ بار گردش مداری ایستگاه فضایی تکرار کردند و به بهبود جزئی در نتایج دست یافتند.

این واقعیت که ویژگی‌های اولیه میدان مغناطیسی زمین را می‌توان تنها با اندازه‌گیری‌های سه ساعته از یک مغناطیس‌سنج ارزان قیمت در ایستگاه فضایی اندازه‌گیری کرد تا حدودی شگفت‌انگیز بود.

اگرچه این پروژه برای ایستگاه فضایی در نظر گرفته شده است، اما به راحتی می‌توان آن را با اندازه‌گیری‌های زمینی با استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی یا برنامه‌های مغناطیس‌سنج برای تلفن‌های هوشمند سازگار کرد.

“نونو باروس” مربی این سه دانش‌آموز گفت: اندازه‌گیری در سراسر جهان و به اشتراک گذاری داده‌ها از طریق اینترنت یا رسانه‌های اجتماعی، یک پروژه علمی جالب را ایجاد می‌کند که می‌تواند دانش آموزان در کشورهای مختلف را به هم متصل کند.

انتهای پیام