Desafio de design de engenharia NASA RealWorld-InWorld - NASA RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge

O Desafio de Design de Engenharia RealWorld-InWorld da NASA incentiva os alunos da 7ª à 12ª série a explorar e desenvolver habilidades para carreiras de sucesso em ciência, tecnologia, engenharia e matemática ( campos STEM ) por meio de duas fases de aprendizagem baseada em projetos e competição em equipe. A experiência RealWorld-InWorld oferece às equipes de alunos que trabalham inicialmente com professores / treinadores a oportunidade de resolver problemas de engenharia inspirados na NASA e, em seguida, construir soluções com estudantes universitários e mentores de engenharia em um ambiente de realidade virtual. As equipes consideram questões do mundo real relacionadas ao Telescópio Espacial James Webb e ao hábil robô humanóide conhecido como Robonauta 2 e, em seguida, trabalham para desenvolver soluções logísticas para os problemas reais que os pesquisadores e cientistas estão resolvendo hoje. RealWorld-InWorld é uma iniciativa de educação conjunta da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA), Instituto Nacional de Aeroespacial (NIA), USA TODAY Education e LearniT-TeachiT.

O Desafio de Design de Engenharia RealWorld-InWorld NASA baseia-se no desafio de design SIGHT / INSIGHT desenvolvido pela USA TODAY Education e NASA e o Virtual Exploration Sustainability Challenge (VESC) desenvolvido pela NIA e NASA. Ambas as iniciativas de educação foram baseadas em temas e conteúdo da NASA para alunos da 7ª à 12ª série. Eles aprofundam a compreensão dos alunos sobre carreiras STEM, gerenciamento de projetos e inovação da NASA.

Solução de problemas

Os alunos tentarão responder a uma das duas perguntas relacionadas ao Telescópio Espacial James Webb ou ao Robonauta 2.

  • O Robonaut 2 tem um incrível par de braços e um conjunto de pernas em desenvolvimento, mas o que ele precisa é de uma maneira de se prender às paredes externas da Estação Espacial Internacional enquanto estiver em um espaço aberto. Projete um "pé-G zero" para o Robonaut 2 que fornecerá estabilidade e suporte durante as caminhadas espaciais.
  • O Telescópio Espacial James Webb é um grande telescópio espacial infravermelho projetado para substituir o Telescópio Espacial Hubble. Projete um escudo grande que possa manter o JWST frio, ao mesmo tempo que permite detectar luz infravermelha de fontes fracas, como galáxias distantes e planetas extrasolares.

Patrocinadores e parceiros

Robonauta 2

História e aplicação

Robonaut 2 é um robô humanóide antropomórfico altamente hábil construído e projetado no Centro Espacial Johnson da NASA . O Robonaut 2 é empregado em situações onde os fatores de risco são muito altos e, portanto, colocam em risco a vida humana. O desenvolvimento do Robonaut 2 e, no futuro, de outros robôs humanóides hábeis, aumentará nossas capacidades de exploração e construção no espaço, permitindo-nos enviar robôs, com maior mobilidade do que os astronautas adequados, para completar missões complicadas ou aventurar-se em ambientes não seguro para humanos. O Robonaut 2 tem a distinção de ser o primeiro de seu tipo (existem quatro robôs semelhantes) a não apenas ir para o espaço, mas também realizar tarefas a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS). O Robonaut 2, comumente referido como R2, é o primeiro robô dos EUA a embarcar na ISS. O valor de ser um robô "humanóide hábil", em oposição a qualquer outro design, é que R2 pode usar as mesmas ferramentas que usamos e trabalhar ao nosso lado nos mesmos espaços. Isso é incrivelmente eficiente, pois não haverá necessidade de criar novas ferramentas para facilitar as missões do Robonaut 2. Para o desenvolvimento do R2, a NASA fez parceria com a General Motors (GM) e a Oceaneering Space Systems (OSS). Essas parcerias ajudarão na aceleração do R2 como uma nova tecnologia e ajudarão o robô a exceder a destreza humana - com a qual ainda não foi compatível - e então ser empregado na indústria aeroespacial e automotiva.

R2 melhora seu predecessor, R1, de várias maneiras. O R2 se move quatro vezes mais rápido que o R1, é mais compacto e tem um nível mais alto de destreza e uma gama mais ampla e profunda de recursos de detecção. R2 incorpora muitas tecnologias avançadas, incluindo espaço de trabalho destro de braço duplo sobreposto otimizado, tecnologia de junta elástica em série, deslocamento estendido de dedo e polegar, células de carga miniaturizadas de 6 eixos, sensor de força redundante, controladores de junta de ultra-alta velocidade, deslocamento extremo do pescoço e câmera de alta resolução e sistemas IR.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST)

História e aplicação

O Telescópio Espacial James Webb é a próxima geração em sistemas de imagem do espaço profundo. O Telescópio Espacial James Webb busca fornecer uma melhor compreensão das origens da Terra e da vida no universo. Este telescópio é significativo para descobertas científicas futuras e, por meio do Desafio de Design de Engenharia RealWorld-InWorld, os alunos usam o processo de design de engenharia para resolver problemas relacionados ao Telescópio Espacial James Webb.

James Webb

O Telescópio Espacial James Webb, também conhecido como JWST, foi nomeado em homenagem ao ex-administrador da NASA James Webb. Webb dirigiu a agência espacial de fevereiro de 1961 até outubro de 1968. Ele é considerado por ter feito grandes contribuições para a ciência espacial que levou ao JWST, o telescópio espacial de última geração, que leva seu nome. Webb é mais comumente vinculado ao Programa Espacial Apollo . É surpreendente, considerando suas vastas realizações, que Webb estivesse um tanto relutante em aceitar o cargo de administrador da NASA. Ele não era engenheiro ou cientista, mas ocupou outros cargos notáveis ​​no governo e na indústria aeroespacial. O presidente Kennedy acreditava que Webb era o melhor homem para o cargo e o convenceu de que o cargo de administrador da NASA era amplamente orientado para políticas.

Embora o presidente Kennedy tivesse se comprometido a levar um homem à Lua antes do final do século, Webb acreditava que o desafio era importante em muitos setores, como educação e indústria, ao invés de estritamente político. Webb é creditado pela grande produtividade científica da agência espacial durante os anos 1960. Muitos programas permitiram aos americanos descobrir novas informações sobre o espaço sideral com sondas enviadas a Marte e Vênus, enquanto outros prepararam os americanos para dar os primeiros passos na Lua, com exploração robótica da superfície. Quando Webb se aposentou em 1968, pouco antes do pouso na lua em 1969, a agência havia lançado mais de 75 missões.

Webb destacou o papel dos cientistas na tomada de decisões da agência. Ele também desempenhou um papel ativo na criação de um vínculo entre a NASA e a educação universitária na América. Webb criou o Programa Universitário da NASA, que ajudou a estabelecer concessões espaciais, fornecer bolsas para estudantes de graduação e construir laboratórios de pesquisa científica em universidades. Essa ligação entre a NASA e a educação continua até hoje e é evidenciada no RealWorld-InWorld Engineering Design Challenge. Este desafio está focado no telescópio que leva o nome de James Webb, o homem que lançou a América na era de sucesso da exploração espacial que forneceu muito conhecimento e descoberta científica.

Telescópio

O Telescópio Espacial James Webb está programado para lançamento em 2018. De sua órbita de cerca de 1 milhão de milhas da superfície da Terra, o JWST usará tecnologia infravermelha para perscrutar o espaço, ajudando os cientistas a fazer observações sobre as origens do universo. O JWST observará a história do universo desde os momentos após o Big Bang até a formação dos sistemas solares, incluindo o nosso. Ele estudará a origem dos ambientes de suporte à vida e o processo de formação planetária.

O JWST é um esforço colaborativo entre a NASA , a Agência Espacial Européia e a Agência Espacial Canadense . O projeto está sendo gerenciado pelo Centro Espacial Goddard da NASA . A empresa contratante envolvida no desenvolvimento é a Northrup Grumman . Após o lançamento, o telescópio será operado pelo Space Telescope Science Institute . O projeto era conhecido anteriormente como " Telescópio Espacial da Próxima Geração ", mas foi renomeado em homenagem a James Webb em 2002.

Os objetivos do JWST são agrupados em quatro temas científicos:

  1. O Fim da Idade das Trevas: Primeira Luz e Reionização
  2. Assembleia de Galáxias
  3. O nascimento de estrelas e sistemas protoplanetários
  4. Sistemas Planetários e as Origens da Vida

O JWST é semelhante ao seu antecessor, o Telescópio Espacial Hubble , em alguns aspectos, mas em muitos aspectos é diferente, permitindo aos cientistas obter uma nova perspectiva e compreensão do universo. O JWST "vê" o universo no infravermelho, enquanto o Hubble vê o universo em óptico e ultravioleta. Essa combinação de pontos de vista permite que os cientistas formem uma imagem mais completa do universo. O espelho do JWST também é muito maior do que o espelho do Telescópio Espacial Hubble, permitindo que ele colete ainda mais luz e espie ainda mais para trás no tempo. Uma vez que a luz viaja a uma grande velocidade, quanto mais longe ela viajou, maior o tempo se passou desde sua origem. O JWST também orbitará muito mais longe da Terra do que o Hubble. O Hubble reside muito perto da Terra, enquanto o JWST residirá muito mais longe do que até mesmo a lua.

Introdução 2011

Fase 1: RealWorld

Quem

Professores / treinadores e alunos em idade escolar

o que

Trabalhe cooperativamente como engenheiros e cientistas para explorar e projetar soluções para um dos dois problemas do mundo real relacionados ao Telescópio Espacial James Webb ou ao Robonauta 2 . As Soluções RealWorld são criadas em um ambiente face a face de pequenas equipes de alunos do ensino médio e treinadores / professores. As soluções finais do projeto enviadas serão apresentadas no site RealWorld-InWorld e as equipes receberão reconhecimento por seu trabalho. Apenas as equipes que enviarem suas soluções finais do projeto RealWorld até 27 de janeiro de 2012 são elegíveis para passar para a fase InWorld.

Fase 2: InWorld

Quem

Os estudantes universitários participantes selecionam equipes de 3 a 5 estudantes em idade escolar e seu professor / treinador. Cada equipe seleciona um mentor de engenharia participante. Muitos dos participantes também são participantes do programa INSPIRE da NASA.

o que

Trabalhe em um ambiente virtual 3D usando ferramentas do século 21 para refinar projetos e criar modelos 3D do telescópio Webb e do Robonaut 2. Engenheiros de ambos os projetos distintos visitarão e "baterão um papo" no InWorld durante o desafio. Ao contrário do RealWorld, o InWorld Challenge está localizado em um ambiente virtual hospedado no mundo de realidade virtual do NIA Universe. As equipes criam e constroem suas soluções para os problemas propostos neste ambiente virtual.

Referências

links externos