CANSAT COMPETITION

Lattine, satelliti e … Lego

di Lucrezia Fabrizio, Rou Wen, Vittorio Zucchini (Liceo Scientifico Roiti di Ferrara – 4B – anno 2017)

Aree tematiche di riferimento: fisica, metereologia, tecnologia
Stato attuale del progetto: in essere

Avreste mai potuto immaginare che da una piccola lattina fosse possibile creare un satellite capace di compiere grandi missioni ? Incredibile ma vero, è proprio il progetto CanSat che può realizzare questo sogno, perchè in fondo “Big dreams often start small” (Simon Sinek).

Anche noi eravamo increduli e per saperne di più ci siamo messi a cercare, scrivendo l’articolo che vi presentiamo il cui contenuto è riassunto nella nostra video presentazione.

CanSats in the sky

L’idea è nata nel 1998 a seguito dell’incontro, avvenuto nelle isole Hawaii, tra 50 studenti provenienti da dodici università americane e giapponesi. Fu Bob Twiggs, professore dell’Università di Stanford, a proporre ciò che poi è diventato l’attuale progetto CanSat, una competizione tra le scuole svolta a livello nazionale e internazionale.

Si tratta della simulazione di un satellite racchiuso nelle dimensioni di una lattina, capace di raggiungere al massimo mille metri di altezza, tenendo conto di tutti i maggiori sottosistemi tipici di una vera e propria sonda, purché siano compatibili con le norme del regolamento della  sfida.

Il CanSat deve infatti soddisfare alcuni prerequisiti, come, ad esempio, essere dotato di una batteria e/o pannelli solari, di un sistema di recupero (paracadute o un airbag) che sia in grado di essere riutilizzato dopo il lancio e di un complesso di sensori, finalizzati alla rilevazione telemetrica e raccolta dati attraverso l’utilizzo di un GPS e un’antenna radio.

Queste componenti sono utili alla realizzazione di:

Il momento emozionante del lancio di un CanSat

una missione primaria  obbligatoria:  è  una misurazione di valori, quali la pressione e la temperatura, attraverso i rispettivi sensori. Comprende anche l’invio dei dati alla stazione di base, cioè al team stesso, tramite un microprocessore. I dati della navigazione sono scambiati tra il CanSat e la stazione a terra ogni secondo e per tutta la durata della discesa.

La discesa: lattina col paracadute !

una missione secondaria a scelta: è l’obiettivo che caratterizza ogni singola esperienza; è infatti l’originalità e la fantasia del singolo team a definirla, purché abbia un qualche valore tecnologico, investigativo o innovativo. Possibili esempi potrebbero essere: valutazione del valore di inquinamento atmosferico o dell’umidità, telemetria del volo, rientro controllato, produzione di energia rinnovabile. O ancora, eseguire un’indagine planetaria, realizzare un telecomando capace di accendere/spegnere un sensore, cambiare la frequenza delle misurazioni, ecc.

La competizione vede come protagonisti gli stati membri dell’ente europeo ESA (European Space Agency), promotore di innumerevoli iniziative di stampo tecnologico-innovativo. CanSat è infatti uno dei tanti progetti dell’organizzazione, finalizzati a ispirare i giovani a seguire una carriera nella scienza o nell’ingegneria. In questo modo, si spera di garantire la disponibilità di una forza lavoro altamente qualificata nel settore spaziale del futuro. (www.cansat.eu )

La vera sfida per gli studenti consiste nel partecipare alla fase internazionale che finora si è svolta in Norvegia, Olanda e Portogallo nei mesi di Aprile o Giugno. Per accedervi è necessario però vincere la fase nazionale relativa a ciascun paese ottenendo l’approvazione di una giuria di tecnici ESA. Tuttavia non esiste un unico vincitore, poiché vengono selezionati i tre progetti migliori, considerando i restanti come a pari merito.

In Italia

In Italia (http://www.cansat.it ) il progetto è stato introdotto nel 2011 da Marco Nicolini, professore del Liceo Scientifico Tassoni di Modena, in seguito alla partecipazione alla competizione, avvenuta nel 2010, di un gruppo di alunni dello stesso Liceo, selezionato insieme ad altre 10 scuole europee.

Nicolini, da sempre molto interessato allo spazio e all’astronomia, iniziò a sviluppare il progetto con l’aiuto del padre di uno studente esperto in elettronica, istruendo i ragazzi con ore supplementari dedicate alla preparazione delle sonde.  L’intera attività è finanziata da sponsor privati e bandi di enti pubblici.   Nel 2011, ad esempio, collaborarono il Ministero della Pubblica Istruzione MIUR, la CEDRAL Tassoni, produttore della nota cedrata, e la Fondazione Cassa di Risparmio di Modena.

Per l’occasione, chi si occupa del supporto logistico, dispone delle attrezzature per i lanci e di un’area autorizzata è ACME Italia, un gruppo di appassionati di modellismo spaziale. Il supporto radio è a cura di ARI (Associazione Radioamatori Italiana), sezione di Modena ed ENAC, l’autorità di controllo volo, ha emesso l’avviso relativo per il traffico aereo (NOTAM).

In concreto, le squadre rappresentative di  ciascuna scuola partecipante alla Italian Cansat Competition devono essere composte al massimo da 5 studenti e da un insegnante tutor. I team possono scegliere se utilizzare un proprio Cansat o richiederne le componenti fondamentali (elettronica più software di base con i relativi manuali) al Liceo Tassoni che, oltretutto, rappresenta la giuria della  competizione nazionale.

Le scuole che tutti gli anni prendono parte all’iniziativa provengono da Modena (il Liceo “Tassoni” e il Liceo “Formiggini”di Sassuolo), da Roma (l’ITIS “Fermi”) e da Rimini (il Liceo Scientifico “Einstein”).

L’elaborazione del progetto dura diversi mesi, a cominciare dall’anno precedente a quello dell’effettiva competizione italiana, la cui fase finale si svolge presso l’area Radiotelescopi Ira- Inaf di Medicina (BO), generalmente nel periodo autunnale. Nella primavera successiva ha luogo, invece, la competizione europea delle scuole rispettive di ciascuna delle nazioni ESA.

L’Italia si è fatta valere nel 2012 grazie alla partecipazione dell’Istituto Tecnico Industriale (I.T.I.S) Enrico Fermi di Roma, con il progetto ENFoRCE (Enrico Fermi Research Cansat Experiment), e nel 2015, con l’Istituto “Adone Zoli” di Atri (Abruzzo), che portò un CanSat denominato Sky Shepherd  (→competizione 2015: https://www.youtube.com/watch?v=ISfLdS1m_jU#t=62

Nello stesso anno è stata introdotta una modifica al regolamento: i ragazzi, in precedenza, dovevano inviare alla giuria una “proposal form”, ovvero un documento di presentazione del proprio CanSat, ora, invece, passano direttamente alla costruzione senza alcuna valutazione preliminare.

LegoSat !

Nel 2016, infine, sono stati Andrea S., Francesco D.C., Paolo M. e Francesco F. del Liceo Scientifico Statale “Albert Einstein” a rivoluzionare l’idea del CanSat, utilizzando quei famosi mattoncini colorati che hanno accompagnato l’infanzia di svariate generazioni: i Lego.

Due immagini del LegoSat del team del Liceo “Einstein” di Rimini

La scelta è nata per gioco poiché all’inizio non ci andava di uniformarci a tutti gli altri progetti, che ci sembravano un po’ monotoni, poi abbiamo scoperto tutti i vantaggi che i Lego hanno portato alla nostra esperienza, a partire dal fatto che ci siamo divertiti un sacco a costruirlo e che è stato un bel incentivo per stimolare altri studenti a partecipare, fino ad aspetti più pratici come la loro resistenza e modularità” (Andrea S.).

Il satellite, chiamato “LegoSat” (→http://legosat.altervista.org ), è il risultato di un’accurata fase di progettazione e selezione dei singoli componenti e dell’esperienza raggiunta dopo due anni di lavoro costante, supervisionato dal Prof. Fabio Filippi del Liceo Einstein e da tre ingegneri aerospaziali: Davide Cinarelli, Alberto Corbelli e Valentino Fabbri, ex studenti dello stesso liceo, con lo scopo di favorire e sviluppare la creatività e la sensibilità dei giovani nei confronti della scienza.

Il LegoSat soddisfa ogni requisito richiesto dalla European CanSat Competition ed è stato in grado di portare a termine la missione primaria (ossia rilevare e trasmettere a terra parametri atmosferici, in maniera conforme alle direttive ESA …) e le sue due missioni secondarie:

Il momento in cui il Legosat viene misurato per verificare che le dimensioni siano can-fit

missione secondaria del LegoSat (1): progettare, realizzare e dimostrare la resistenza all’atterraggio di una struttura costruita interamente in  mattoncini Lego, per poi poterli introdurli in campo ingegneristico.

missione secondaria del LegoSat (2): controllare il rientro del CanSat mediante due motori elettrici, dotati di eliche e collocati all’interno del volume del satellite, al fine di farlo atterrare il più vicino possibile al punto di lancio. Il volo è guidato da un apposito software, basato sui dati di posizione del rilevatore GPS integrato a bordo.

Ancora misurazioni !

Gli studenti che partecipano, oltre ad acquisire nuove competenze tecniche relative alle discipline STEM, vengono notevolmente consolidati nelle “competenze trasversali”; tra cui:

  • fronteggiare problemi e imprevisti tramite la collaborazione in team,
  • saper documentare il lavoro svolto in maniera esaustiva,
  • migliorare le capacità comunicative in lingua inglese
  • conoscere le metodologie del settore tecnico- scientifico applicate al mondo del lavoro, dando un forte contributo all’orientamento professionale della persona.

Passione e spirito di gruppo nelle voci dall’Einstein di Rimini

La passione per le materie scientifiche e la voglia di metterle in pratica appena se n’è presentata l’occasione, è ciò che ha spinto i quattro studenti dell’Einstein a prendere parte al progetto CanSat:   “Le ragioni per cui ho voluto partecipare sono sostanzialmente due: la passione per lo spazio, che ho sin da quando ero piccolo, e la voglia di mettermi in gioco in una sfida tecnologica” (Francesco  D.C.)

Il progetto CanSat non è solo un modo per impegnare gli studenti in un’attività formativa come un’altra, bensì un’occasione di sviluppare al meglio un interesse presente da sempre: “Secondo me basta dire che sono un tipo curioso, è fin da bambino che mi piace mettere le mani in tutte queste cose e inoltre mi sono sempre buttato in tutte le esperienze che la scuola offriva” (Paolo M.)

Fai un buon lavoro, mi raccomando !

La competizione si articola in molteplici fasi, dalla progettazione iniziale del satellite, seguita dalla sua costruzione, fino alla realizzazione delle missioni, e non si può affermare che solo una di esse sia stata più apprezzata delle altre: “Penso che alla fine la cosa che ci ha coinvolto maggiormente sia stata la costruzione, vedere prendere forma davanti a noi il nostro progetto, scontrarci con delle difficoltà e lavorarci fino a risolverle con le nostre forze” (Andrea S.)

Il momento più bello in assoluto è stato il lancio per la competizione italiana. Vedere decollare il razzo con sopra il progetto è stato emozionante. Ovviamente anche la parte di progettazione è stata divertente: ogni volta avevamo una sfida nuova da superare, eravamo in un ambiente bellissimo e ci divertivamo molto” (Francesco D.C.)

E’ chiaro ghe volendo descrivere l’esperienza del CanSat si finisce per focalizzarsi per lo più sull’aspetto pratico del percorso, ma è stato Paolo M. ad avvertirci che: “Bisogna in un certo senso rendersi conto che quello che veramente apprendi in questo percorso é lavorare in team, sviluppare una propria conoscenza e la capacità di applicarsi in tante situazioni diverse. Ovviamente la base di tutto è il progetto, i problemi da risolvere e le missioni da archiviare, ma la parte bella è tutto il contorno e il gruppo di persone con cui si lavorava (incluso il professore). Per dire, anche il sabato pomeriggio a scuola ha un sapore e un colore diversi.”

Va riconosciuto che il sistema scolastico italiano tenta di insegnarci a lavorare in team, un requisito fondamentale nel mondo del lavoro, in quanto ci si trova spesso a dover collaborare e affrontare con colleghi compiti e mansioni.  MA la nostra esperienza personale ci dice che l’attenzione di studenti è insegnanti resta concentrata purtroppo sul risultato individuale e assai meno sullo sviluppo delle competenze che si possono acquisisre in un contesto di collaborazione fra studenti.

Grazie a CanSat, secondo quanto testimoniato dai ragazzi del Liceo Einstein, lo spazio che l’attività di collaborazione è riuscito a ritagliarsi nella vita scolastica dei ragazzi è stato però salvaguardato e valorizzato.  E forse questo è accaduto perchè si è puntato innanzitutto sulla passione, in questo caso quella per lo spazio. Il lavoro del team di LegoSat ha richiesto ben due anni di elaborazioni e revisioni,  arrivando a sconfinare nel quinto anno di Liceo, fino a coinvolgere i ragazzi durante il periodo dell’esame di maturità, nell’estate del 2016.  Tuttavia la loro determinazione e la fedeltà reciproca e al progetto ha permesso loro di portarlo a termine fino in fondo: poche ore prima della cd. “terza prova” si trovavano infatti su un aereo di ritorno da Lisbona, città in cui si sono svolti i lanci del 2016.

Il satellite-lattina ha riscosso un grande successo in tutte le scuole, coinvolgendo sempre più regioni italiane.  Quest’anno, infatti, parteciperanno tre scuole della provincia di Modena, una di Rimini, tre di Roma e due di Napoli.

L’esperienza di CanSat mostra dunque che la Scuola può rivelarsi un ambiente piacevole e in grado di stimolare la creatività degli studenti.  Di farli anche divertire, nonostante questo porti a dover sacrificare del tempo libero.   Come testimoniato dal Prof. Fabio Filippi “Si è instaurato un circolo virtuoso in cui gli studenti che partecipano e che poi si diplomano continuano a rimanere in contatto. Attualmente non abbiamo bisogno di inviare circolari all’interno della scuola per chiedere se ci sono studenti interessati: anzi, dobbiamo  filtrare“.   I nuovi team possono dunque usufruire dell’esperienza dei precedenti partecipanti, i quali, se ne avessero la possibilità, si cimenterebbero nuovamente nell’iniziativa: “Sono stati due anni intensi ma fantastici, l’impegno non si sentiva, anzi non vedevamo l’ora di andare a lavorare al CanSat. Ovviamente si tratta anche di essere con le persone giuste ed io, per fortuna, ho incontrato gente fantastica.

Consiglierei di non lasciarsi scoraggiare davanti ai primi problemi, perché anche se alcuni sembrano insuperabili alla fine una soluzione c’è sempre. Basta essere determinati ad arrivare fino in fondo, perché questa è un’esperienza che lascia tanto. La chiave di tutto è imparare a lavorare bene come team: tante teste che diventano una sola.” (Francesco D.C.)

Dunque armatevi di lattina, bevetene il contenuto e trasformatela in un satellite. “Send your proposal and participate in the European CanSat Competition !