Международная космическая станция (МКС) давно привлекает внимание как профессиональных астрономов, так и любителей космоса. Наблюдение за ее движением над нашей планетой стало доступным благодаря современным технологиям и доступным электронным платформам. Одним из последних инновационных проектов стал трекер МКС, работающий на базе ESP32 и Arduino с использованием доступного 2.8-дюймового дисплея CYD, стоимость которого не превышает 20 долларов. Этот проект представляет собой уникальное сочетание простоты, функциональности и открытого программного обеспечения, что делает его идеальным для занятий STEM и самостоятельных разработок дома или в школе.
Первое, что стоит отметить — это аппаратная база. Использование ESP32-2432S028R с 2.8-дюймовым сенсорным экраном ILI9341 предоставляет мощность и функциональность, необходимые для отображения положения МКС в реальном времени на спутниковой карте Земли. CYD, получивший прозвище «Дешевый Желтый Дисплей» (Cheap Yellow Display), отличается доступностью и простотой подключения. Благодаря встроенному Wi-Fi модулю ESP32 устройство способно самостоятельно подключаться к интернету и получать актуальные данные о местоположении МКС, используя API от проекта Where The ISS At.
Конфигурация соединения выполнена таким образом, что сначала на устройстве создаётся временная Wi-Fi точка доступа под названием «SpaceStationTracker». Подключившись к ней с мобильного телефона или ноутбука, пользователь может задать параметры локальной сети и обеспечить доступ к интернету без необходимости прописывать данные Wi-Fi в исходных кодах. Такой подход повышает безопасность и удобство. Визуализация положения станции происходит на двухмерной карте мира, построенной с использованием NASA Bluemarble в проекции Меркатора. Карта и иконка МКС преобразованы в формат C для интеграции с библиотекой графического интерфейса LVGL, что демонстрирует грамотное использование современных графических средств в встроенных системах.
Важной особенностью является возможность интерактивного взаимодействия с экраном: при касании иконки МКС на дисплее появляется случайный интересный факт о станции, что делает процесс изучения космоса познавательным и увлекательным. Программный код написан на C++ в среде Arduino IDE, что делает его доступным по уровню сложности для начинающих разработчиков и студентов. В проекте применяются популярные библиотеки: ArduinoJson для обработки данных JSON, HttpClient для сетевых запросов, LVGL для графики, RTClib для работы с реальным временем, а также драйверы для сенсорного экрана и Wi-Fi менеджер WiFiManager. Особое внимание уделено оптимизации энергопотребления: через некоторое время бездействия яркость экрана плавно уменьшается, а при прикосновении к дисплею восстанавливается до максимума. Это делает устройство удобным для длительной работы вне стационарного источника питания.
Интересен и сам процесс сборки и настройки. Для успешной загрузки кода на CYD потребуется выполнить сброс с помощью кнопок BOOT и RESET на плате, что может быть новым опытом для тех, кто раньше не работал с ESP32. Кроме того, пользователя ждёт подробная инструкция по размещению конфигурационных файлов User_Setup.h и lv_conf.h в каталогах Arduino, что обеспечивает корректную работу графических библиотек.
Применение такого трекера выходит далеко за пределы любительского интереса. Этот проект идеально вписывается в образовательные программы, стимулируя интерес школьников и студентов к космосу, программированию и электронике. Возможность расширения функционала за счет изменений в коде позволяет адаптировать устройство не только для слежения за МКС, но и за другими искусственными спутниками или космическими объектами. Сообщество создателей открытого ПО оценивает проект высоко, что отражается в количестве звёзд и форков на GitHub. Лицензия GPL 3.
0 гарантирует свободу использования и модификации кода, стимулируя развитие и совершенствование приложения. Для начинающих разработчиков доступно множество руководств и статей от Random Nerd Tutorials, которые помогут разобраться с особенностями CYD и ESP32, а также дадут советы по настройке и устранению возможных проблем. За счет интеграции с API проекта Where The ISS At, устройство всегда получает свежие данные с серверов, что гарантирует актуальность отображаемой информации. Можно отслеживать координаты станции в формате широты и долготы, а также получать дату и время по универсальному координированному времени (UTC). Важное значение имеет использование дисплея с резистивным сенсором вместо ёмкостного.
Последний не поддерживается в этом проекте, что нужно учитывать при выборе аппаратной платформы. На рынке существует множество моделей CYD с разными типами сенсоров и разъемами для USB, поэтому следует внимательно смотреть характеристики. В качестве аксессуаров можно рассмотреть 3D-печатные корпуса для защиты устройства, которые доступны в интернете или могут быть изготовлены самостоятельно по чертежам. Это повысит удобство эксплуатации, особенно в условиях мобильного использования. Стоит подчеркнуть, что проект является не только технической демонстрацией, но и отличной возможностью приобщиться к мировой космической науке и технологиям.
Наблюдение за МКС в реальном времени, интерактивные функции и открытая архитектура делают трекер привлекательным как для новичков, так и для опытных разработчиков. Можно также рассмотреть дальнейшие направления развития: интеграцию с другими дисплеями, добавление поддержки GPS для мобильности или расширение базы данных фактов про МКС и космос. Проект способствует развитию знаний в области сетевых протоколов, обработки данных, графических интерфейсов и взаимодействия с аппаратным обеспечением, что является ценнейшим опытом для студентов и хоббистов. В итоге, создание трекера Международной космической станции на базе ESP32 и Arduino с демократичной стоимостью в $20 открывает двери захватывающего мира космических технологий и DIY-электроники. Это отличный пример того, как современные разработки в сфере микроконтроллеров делают сложные задачи доступными и увлекательными для широкой аудитории.
Благодаря открытым исходным кодам и детальной документации, у каждого появляется возможность собрать собственное устройство, наблюдать за полетом орбитального объекта и расширять функциональность проекта под свои нужды и интересы.
