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Aus Raspberry Pi Geek 05/2014

Veranstaltungsbericht: Pi and More 5

© Valerijs Kostreckis, 123rf.com

RasPi im Weltall

Marko Dragicevic

Die diesjährige “Pi and More” offenbart: Demnächst treten zwei RasPis an Bord einer Forschungsrakete die Reise ins Weltall an, ein Vertreter des Mini-Rechners ging für Unterwasseraufnahmen bereits auf Tauchstation.

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Alle sechs Monate treffen sich RasPi-Fans zur Veranstaltung “Pi and More”. Vorträge, Workshops, Ausstellungen und Gespräche sorgen dabei für ein buntes Programm. Raspberry Pi Geek hat sich auch diesmal vor Ort umgesehen.

Schon zum fünften Mal fand am 29. Juni die Veranstaltung “Pi and More” [1] statt. Das Event rund um den Raspberry Pi und damit verwandte Themengebiete wuchs gegenüber früheren Terminen erneut: Über 35 Vorträge, Workshops (Abbildung 1) und Ausstellungsprojekte lockten 150 Besucher ins rheinland-pfälzische Trier. Aufgrund der Größe des Angebots mussten die Veranstalter erstmalig Veranstaltungen parallel legen. Je Zeitslot fanden entsprechend bis zu drei Vorträge beziehungsweise Workshops zeitgleich statt. Wir stellen im Folgenden die interessantesten Präsentationen vor – beispielsweise die baldige Reise zweier Raspberrys ins Weltall.

Abbildung 1: Workshops verschiedener Couleur brachten den etwa 150 anwesenden Teilnehmern den RasPi nahe.

Abbildung 1: Workshops verschiedener Couleur brachten den etwa 150 anwesenden Teilnehmern den RasPi nahe.

Scotty, Energie!

Dabei handelt es sich um ein Experiment, das Studenten im Rahmen des deutsch-schwedischen Forschungsprogramms REXUS/BEXUS (“Raketen-Experimente für Universitätsstudenten”) [2] verwirklichen. Dessen Ausgangsbasis ist die Tatsache, dass die Wissenschaft immer noch nicht weiß, wieso Planeten existieren – nach derzeitigem Wissensstand hätten diese gar nicht entstehen dürfen.

In seinem Vortrag ging Sven Eliasson darauf ein, wie er zusammen mit ein paar angehenden Physikern dieses Thema aufklären möchte. Der Schlüssel liegt dabei beim Einfluss von Staub im Rahmen der Planetenbildung. Gemäß dem Photophorese-Effekt bewegt sich ein Staubteilchen, das in Gas unter einen bestimmten Druck gesetzt und mit Licht bestrahlt wird, von der Lichtquelle weg. Wie sich diese Partikel bewegen und ihren Platz finden, ist jedoch noch unklar.

Da die Himmelskörper vor ihrer Verdichtung jedoch stets aus Staubwolken bestanden, besteht großes Interesse an einer genaueren Erforschung dieses Ablaufs. Zwar wurden in der Vergangenheit schon Messungen zur Photophorese vorgenommen, beispielsweise in einer simulierten kurzzeitigen Schwerelosigkeit mittels Parabelflug, doch gab es bislang keine entsprechenden Experimente unter echten Null-g-Bedingungen.

Das Projekt sieht vor, eine sechs Meter lange Rakete mit zwei RasPis an Bord vom Esrange Space Center nahe dem schwedischen Kiruna aus in 100 Kilometer Höhe und damit ins Weltall zu katapultieren. Allerdings dauert das Intermezzo lediglich drei Minuten, bevor es zurück zur Erde geht. Bei der Rückkehr stehen die Service- und Experimentmodule im Vordergrund des Interesses, der Rest des Flugkörpers wird nicht mehr benötigt.

Wegen der relativ hohen Kosten des Projekts mussten sich die Studenten mit ihrem Vorhaben erst in einem Wettbewerb gegen andere Projektgruppen durchsetzen. Hierzu legten sie eine ausführliche Begründung vor und mussten in der Diskussion mit einer Fachjury überzeugen.

Im Inneren der Experimentmodule befindet sich eine Vakuumkammer mit 30 Mikrometer kleinen Staubkörnern, die ein Laser beschießt. Zwei je an einen Raspberry Pi angeschlossene Kameras filmen das Geschehen während der Schwerelosigkeit. Die Wahl fiel wegen seiner geringen Größe und seines geringen Gewichts auf den Mini-Rechner.

Der Vortrag ging auch auf die Schwierigkeiten bei solch einem Unterfangen ein: So kommt es an Bord der Rakete zu enormen Vibrationen, unter denen ein normaler RasPi auseinanderbrechen würde. Hierfür würde sich das neue Compute-Modul [3] des Mini-Rechners am besten eignen, das aber in der Planungsphase des Projekts noch nicht existierte. Deswegen galt es, die RasPis anderweitig zu präparieren.

Darüber hinaus musste gegen weitere schwierige Randbedingungen Vorsorge getroffen werden: So kommt es beim Flug zu großen Temperaturunterschieden zwischen minus 50 und plus 100 Grad Celsius. Ein weiteres Problem stellt der sogenannte Spin der Rakete dar: Beim Start muss diese sich drehen, um nicht seitlich wegzukippen.

Nun dürfen die Entwickler nicht vergessen, diesen Drall wieder zu stoppen. Ein möglicher Lösungsansatz besteht darin, ein Seil mit einem Gewicht seitlich wegzuschießen. Ebenfalls problematisch wäre eine Landung im Wasser bei der Rückkehr. Eliasson fasste es mit den Worten zusammen: “Fehler dürfen nicht passieren – es gibt nur einen Versuch!”

U-Boot im Gartenteich

Nicht in die Höhe, sondern in submarine Gefilde bewegt sich Margrit Höhmes RasPi-Projekt: Ziel war es, die Fische im eigenen Gartenteich auf Video aufzunehmen, um sie aus nächster Nähe bei ihrem alltäglichen Verhalten zu beobachten. Zwar ist der Raspberry Pi mitsamt seinem Kamera-Modul recht günstig zu bekommen, dafür kosten professionelle Unterwassergehäuse utopische Summen.

Im Internet fand Höhme auf einer Homepage [4] eine DIY-Lösung für Camcorder. Diese modifizierte und verkleinerte sie derart, dass sie für das eigene Vorhaben geeignet war. Die Gesamtkosten aller Materialien für das wasserdichte Gehäuse beliefen sich am Schluss auf 55 Euro. Beim eingesetzten RasPi handelte es sich um das Model A mit 256 MByte RAM, das im Headless-Betrieb trotzdem genug Leistung für das Vorhaben liefert. Höhme versenkte den Pi schließlich innerhalb seiner neuen Behausung im heimischen Gartenteich.

Das Projektziel bestand darin, dass der RasPi nicht einfach nur wie ein gewöhnlicher Camcorder die Videoaufnahmen der Fische lokal speichert. Stattdessen sollte er das Videobild ins lokale Heimnetzwerk streamen und per SSH erreichbar sein. Letzteres erlaubt es, spontan das übertragene Bild anzupassen, etwa durch das Umschalten von Full-HD-Videoübertragung auf Zeitrafferaufnahmen. Alternativ findet eine Übertragung nur dann statt, wenn ein neu gestartetes Motion-Detection-Skript Veränderungen im Bild registriert.

Da Wasser WLAN-Funkwellen blockiert, musste ein Workaround her: Aus dem Unterwassergehäuse heraus führte ein USB-Kabel ans Ufer zu einem USB-Hub. Dieser leitete die Daten über einen angeschlossenen WLAN-Stick weiter ins heimische Netzwerk. Softwareseitig genügt dafür ein normales Raspbian-Image, auf dem raspivid die Aufnahme startet und seine Daten an Gstreamer übergibt. Dieser sendet den Stream seinerseits ins häusliche Netzwerk (Abbildung 2). Alternativ wäre auch möglich, das Video auf einem Android-Gerät mit der App Raspicam [5] zu empfangen.

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