Бесплатный курс для родителей, учителей и учеников
Дважды в секунду каждый самолёт передаёт в эфир радиосообщение длиной 112 бит: кто он, где он, на какой высоте и с какой скоростью летит. Эта технология называется ADS-B. Понять её - значит понять спутники, радиоволны, кривизну Земли, цифровое кодирование и скорость света. Этот курс проведёт вас через всё это на трёх уровнях.
Большую часть истории авиации узнать с земли, где находится самолёт, можно было только одним способом: послать в его сторону луч радара и замерить время, через которое вернётся эхо. С 2020 года почти каждый авиалайнер в Европе и Северной Америке делает иначе: он сам вычисляет своё положение по навигационным спутникам, а затем просто объявляет его по радио всем, кто захочет слушать. Это объявление и есть ADS-B, Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (автоматическое зависимое наблюдение - радиовещательное). Им пользуется служба управления воздушным движением. Им пользуются другие самолёты, чтобы расходиться друг с другом. А поскольку сообщения передаются открытым текстом, их слышит и приёмник размером с USB-флешку на крыше школы.
Поэтому ADS-B - на редкость удачная тема для обучения. Это реальная система, она работает прямо сейчас над каждым классом, её можно наблюдать с помощью дешёвого оборудования, а чтобы по-настоящему её понять, нужно пройти через значительную часть школьной программы по физике: электромагнитные волны и спектр, частота и длина волны, скорость света, распространение в пределах прямой видимости над круглой Землёй, закон обратных квадратов, антенны и резонанс, измерение времени и геометрия спутникового позиционирования, двоичное кодирование и обнаружение ошибок.
Курс написан в двух голосах. Базовый курс - это полное объяснение для любого взрослого, независимо от его подготовки: двенадцать глав, от «зачем нам знать, где находятся самолёты» до «как данные одного приёмника превращаются в живую карту Европы». Три набора затем переносят тот же материал в семью, в начальную школу и в среднюю школу. В каждом наборе есть страница для взрослого, которая объясняет теорию на нужной глубине и показывает, как её преподавать, и страница для ребёнка, которая рассказывает ту же историю самому ученику.
Базовый курс
Двенадцать глав. Радар до ADS-B, сама идея, спутниковое позиционирование, устройство сообщения, три главы физики, приём и декодирование, сети и мультилатерация, применение, пределы и история. Начните с него.
Набор 1 - дома
Для ребёнка примерно от 5 до 12 лет и взрослого. Страница для родителей объясняет теорию простым языком, с аналогиями, которые работают, и объяснением, почему они работают. Страница для ребёнка - иллюстрированная история в шести главах.
Набор 2 - начальная школа
Страница для учителя - это курс сам по себе: что объяснять, в каком порядке, на какой глубине, с демонстрациями, которые несут каждую идею, и с заблуждениями, которых стоит ожидать. Страница для ученика - тот же курс, рассказанный классу.
Набор 3 - средняя школа
Курс физики и информатики, построенный на одной реальной системе: c = f x lambda, радиогоризонт, потери на трассе, позиционно-импульсная модуляция, обнаружение ошибок, спутниковое время и мультилатерация, с разобранными примерами и проектом приёмника.
Часть 5 - практика
Практическое завершение каждого набора: что именно купить за 100-150 евро, какую антенну выбрать и где её разместить, как подготовить Raspberry Pi и установить фидер Dataero и как привязать свою станцию. Работа на один вечер; опыт в радио или Linux не нужен.
Каждый урок и практикум можно скачать в виде PDF, свёрстанного для печати, с адресом курса на каждой странице: для класса, кухонного стола или коллеги.
Каждый уровень курса следует одной и той же нити, потому что эта нить - логика самой системы. Самолёту нужно знать, где он (спутники и давление воздуха). Ему нужно об этом сказать (цифровое сообщение). Сообщению нужно долететь (радиоволны). Кто-то должен его услышать (антенна и приёмник, ограниченные горизонтом). А много слушателей вместе складывают картину (сеть и карта). С возрастом меняется глубина; порядок остаётся прежним.
| Нить | Как рассказать семилетнему | Как рассказать десятилетнему | Как рассказать шестнадцатилетнему |
|---|
Да. Сообщения ADS-B намеренно передаются без шифрования, чтобы ими могли пользоваться другие самолёты и наземные станции. Принимать их законно в Бельгии и во всём ЕС. А вот передавать на авиационных частотах нельзя, и ни одно устройство в этом курсе ничего не передаёт. Данные идентифицируют самолёты, а не пассажиров.
Каждый набор заканчивается на карте в реальном времени, которая строится по данным приёмников, установленных волонтёрами, аэропортами и школами. Школа, которая ставит на крышу небольшой приёмник, видит, как на карте появляется её собственный кусочек неба.
