Lekcja 1. Temat: Budujemy rakietę kosmiczną

Uczą dzieci i młodzież konstruować minisatelity, a następnie rakietami wysyłać je w powietrze. Właśnie tworzą konkurs na program komputerowy przeznaczony dla uczniów i uczennic, w którym nagrodą jest uruchomienie stworzonego przez nich kodu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Dr Jakub Bochiński jest koordynatorem Europejskiego Biura Edukacji Kosmicznej ESERO przy Centrum Nauki Kopernik, programu Europejskiej Agencji Kosmicznej ESA, który ma „edukować przez kosmos” oraz budować zainteresowanie młodzieży sektorem technologii kosmicznych.

Po co uczyć dzieci budować rakiety?

Przyrost obrotów branży wynosi w naszym kraju około 16% rocznie, a w związku z tym rośnie też liczba potrzebnych pracowników. Według wypowiedzi szefa Polskiej Agencji Kosmicznej (POLSA), prof. Marka Banaszkiewicza, potrzebujemy około 100 nowych pracowników sektora kosmicznego rocznie. Nasz system edukacyjny musi ich „wyprodukować”.

Jak to zrobić?

Drogą do tego są oczywiście studia – liczba związanych z kosmosem kierunków intensywnie wzrasta: część uczelni już takie otworzyła, część dopiero je przygotowuje. W Rzeszowie możemy wybrać Lotnictwo i Kosmonautykę, na SGH otworzono studia dotyczące zarządzania przestrzenią kosmiczną, a Uniwersytet Warszawski prowadzi zajęcia z prawa kosmicznego. Na politechnikach warszawskiej i gdańskiej mamy z kolei kierunki związane z inżynierią lotniczą i kosmiczną. Studia przygotowujące do pracy w branży stworzono także na Akademii Morskiej i Akademii Marynarki Wojennej.

Uczelnie same w sobie potrzebują odpowiedniej ilości i jakości „narybku”. Jednym z zadań, które realizujemy w ramach ESERO, jest dostarczenie na studia odpowiedniej ilości osób zainteresowanych kosmosem. Działamy z młodzieżą od nauczania wczesnoszkolnego aż do końca liceum.

Czyli edukacja kosmiczna nie dotyczy jedynie inżynierów, ludzi którzy będą potrafić budować rakiety czy łaziki.

Oczywiście. Zresztą duża część pracowników zatrudnionych w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) to ludzie związani z administracją, logistyką, finansami. Wynika to z metody, jaką, analogicznie do NASA, pracuje ESA – w dużym stopniu przyjmując rolę agencji zlecającej tworzenie rozwiązań technologicznych firmom prywatnym. Stąd bierze się dwutorowe zapotrzebowanie: na zarządzających (administratorów) i wykonawców (inżynierów).

Patrząc okiem laika: jeżeli miałbym wymienić tematy mogące porwać młodzież do projektów edukacyjnych, to kosmos znalazłby się pewnie u szczytu listy. Czy napotykacie na jakieś problemy z zainteresowaniem?

Jeśli powiesz przeciętnemu licealiście, że ma spędzić sześć miesięcy rozwiązując równania, to odpowie „nie ma mowy”. Z drugiej strony, jeśli uświadomisz go, że chodzi o równania orbitalne, które pomogą zaplanować lot prawdziwej misji, albo że jego program komputerowy będzie odpalony na pokładzie stacji kosmicznej, to młodym w zupełnie naturalny sposób chce się takie rzeczy robić. Pod tym względem kosmos rzeczywiście inspiruje i młodzi ludzie nie mają problemu, aby poświęcić nawet sporą część wolnego czasu na realizację projektów związanych z tą tematyką.

Wyzwaniem czasami bywa praca z naszą kadrą nauczycielską: zdarza się, że nauczyciele nie wiedzą w jaki sposób zabrać się do realizowania takich długofalowych projektów. Nie chodzi tu absolutnie o brak zapału, lecz o trudności ze „zmieszczeniem” takich działań w ramach programu szkolnego. Szczególnie, gdy projekty opierają się na technikach nietypowych dla szkoły.

Jakiś przykład przychodzi Ci na myśl? Chodzi o rachunek różniczkowy, którego pozbyto się z liceum? (śmiech)

Nie! Tak naprawdę chodzi o sprawy dużo prostsze. Na przykład w wymaganiach maturalnych mamy wpisane programowanie w języku C, ale brakuje tam już języka Python.

Tyle że obecnie programowanie, na przykład mikrokomputerów, odbywa się w Pythonie.

Właśnie. To jest język bardzo popularny, wykorzystywany także przez naukowców czy w działach B+R w korporacjach. Szczególnie do szybkiego prototypowania używany jest o wiele częściej niż C, więc szkoda, że wymagania maturalne ograniczają nauczycielom możliwości uczenia tej bardzo praktycznej umiejętności. Każdy z realizowanych projektów staramy się „podpiąć” pod licealne programy nauczania i nierzadko stanowi to spore wyzwanie.

Najczęściej kończy się pewnie na zajęciach pozalekcyjnych.

Czasami tak. Tworzymy przez to jakby „rozszerzoną edukację”. Od rana do popołudnia uczymy młodych podstawy, a dopiero po lekcjach możemy na jej kanwie budować dodatkowe umiejętności. Na szczęście młodzież nie ma problemu z tym, żeby zostać w szkole po ostatniej geografii czy polskim, jeśli mają wtedy budować satelitę.

Kolejnym wyzwaniem jest brak umiejętności technicznych wśród części nauczycieli. Oczywiście nie ma nic dziwnego w tym, że nie potrafią budować satelitów. (śmiech) I dla mnie nie jest to taka łatwa sprawa! Dlatego pierwszym etapem większości naszych projektów są szkolenia zaprojektowane specjalnie dla nauczycieli – całodniowe (a czasami dłuższe) warsztaty w Centrum Nauki Kopernik, gdzie wychowawcy uczą się programowania mikrokomputerów lub budowania obwodów elektrycznych.

Kto wykazuje się większą inicjatywą? Nauczyciele sami się zgłaszają czy ciężar rekrutacji spoczywa na Waszych barkach?

Staramy się być egalitarni w rekrutacji: najpierw ogłaszamy każdy projekt otwarcie w Internecie oraz przez nasz newsletter. Wychodzimy także naprzeciw potrzebom finansowym chętnych spoza Warszawy – jeśli tylko mamy taką możliwość, to staramy się sfinansować podróż i nocleg z naszych środków. Jak dotąd nie możemy narzekać na brak zainteresowania.

Jak wygląda rozkład geograficzny nauczycieli, którzy przyjeżdżają na warsztaty? Są to głównie osoby z Warszawy i dużych ośrodków?

Jest bardzo duże zainteresowanie z mniejszych miejscowości. Co więcej, w przypadku naszego najbardziej ambitnego projektu budowy minisatelitów do konkursu CanSat, większość nauczycieli i szkół, które wzięły udział, pochodziło z miast poniżej 200 tys. mieszkańców. Wiadomo, że szkół w takich ośrodkach jest w Polsce najwięcej, więc to nie powinno dziwić. Ale podejrzewam, że niektórych może zaskakiwać, że to właśnie szkoły z małych miejscowości są tak silnie reprezentowane.

Co ciekawe, często musimy dokonywać selekcji szkół. W formularzu rejestracyjnym staramy się zazwyczaj uwzględnić pytanie o motywacje. Z tym punktem często problemy mają szkoły z dużych miast, pisząc: „chcielibyśmy wziąć udział, bo to dobra zabawa”. Podczas gdy szkoły z małych miast wysyłają nam długie wypracowania, tłumacząc, że dla ich dzieciaków to wielka szansa na przyszłość. Wybór jest więc oczywisty.

A jak chętni do udziału są sami uczniowie?

Zazwyczaj jest jeszcze więcej zainteresowanych wśród uczniów niż wśród nauczycieli. Na jeden z konkursów mieli rejestrować się nauczyciele, a wyraźnie część wniosków była napisana przez samych uczniów. W jednym przypadku dzieci wręcz otwarcie przyznały się, że „podstawią słupa”: pod wnioskiem podpisany będzie nauczyciel, który będzie ich opiekunem, ale nie będzie nic robił w projekcie, a misję kosmiczną oni zbudują sami. Entuzjazm jest ogromny zarówno wśród młodzieży, jak i wśród nauczycieli, po prostu zdarzają się przypadki, że grupki chętnych nie mogą znaleźć odpowiednio „zapalonego” nauczyciela i wtedy na opiekuna biorą rodzica czy też jednego z licealistów, który ma skończone 18 lat.

Faza teoretyczna projektu zakończona, rakieta wraz z minisatelitami jest gotowa. Co dalej? Nie można chyba wystrzelić rakiety bez zgody instytucji państwowych?

Przepisy nakazują, że takie większe rakiety trzeba odpalać z poligonów, więc musimy występować o zgodę zarządzających danym terenem. Jest to dosyć skomplikowany proces, bo poligony kontrolowane są przez parę instytucji, więc pod każdym takim wnioskiem musimy czasami zebrać nawet i siedem podpisów siedmiu różnych urzędników. Na szczęście często te osoby są szczerze zainteresowane projektem i robią wszystko, aby nam pomóc.

Czasami komplikacje wynikają z tego, że robimy coś, z czym zarządzający terenem nigdy nie mieli do czynienia. Na przykład chcemy na poligon ściągnąć pięćdziesiątkę niepełnoletnich cywilów, rozstawić namioty, podpiąć prąd, laptopy, żeby naraz śledzić antenami osiem satelitów spadających z wysokości 2,5 km. Bywa, że okazuje się to trudne ze względów administracyjnych: jak bowiem policzyć i rozliczyć pobór prądu z własnoręcznie zbudowanych przez uczniów ośmiu stacji naziemnych? W tym jednej, która została zbudowana w noc przed startem z anteny samochodowej, folii aluminiowej i pudełka znalezionego w lokalnym sklepie spożywczym! Jako instytucja publiczna musimy jednak być na tego rodzaju wyzwania przygotowani.

Są też rzeczy, które nas samych zaskakują. Okazało się, że w przypadku takich wydarzeń musimy mieć specjalne ubezpieczenie NNW. Szukaliśmy więc firmy ubezpieczeniowej, która byłaby chętna ubezpieczyć wydarzenie polegające na strzelaniu rakietami na poligonie przy dzieciach. (śmiech) Na szczęście się udało!

A jak wygląda to organizacyjnie? ESERO jest projektem ESA, ale czy współpracujecie z Polską Agencją Kosmiczną?

Jeszcze nie, ale mamy nadzieję nawiązać współpracę już niedługo. POLSA też chce się zająć edukacją, właśnie wybrali szefa odpowiedniego departamentu, więc zaczyna się sporo dziać na tym polu.

Wiesz coś o innych edukacyjnych projektach, finansowanych przykładowo przez prywatne firmy w Polsce?

Są projekty prowadzone na przykład z grantów, takich jak grant eNgage Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Przykładem jest tu Polska Szkoła Inżynierii Kosmicznej. Firmy z kolei często pomagają finansowo przy projektach studenckich, np. przy powstającym właśnie satelicie PW-Sat 2. Jeśli chodzi o wielkość wsparcia liczoną w złotówkach, to wydaje mi się, że w Polsce głównie robią to polskie oddziały zagranicznych firm takich jak Boeing czy Thales Alenia, przynajmniej na razie. Polskie firmy i instytucje oczywiście też się angażują: nawet jak nie mogą sobie jeszcze pozwolić na duży wkład finansowy, to często pomagają chociażby wkładem merytorycznym. My na przykład współpracujemy z Centrum Badań Kosmicznych PAN czy Związkiem Pracodawców Sektora Kosmicznego, które pomagają nam w edukacji nauczycieli czy szkoleniach na temat karier w tej branży.

ESERO działa równolegle w wielu europejskich krajach. Jak wypadamy w porównaniu z innymi państwami?

Nasz program ma dziesięć otwartych biur obsługujących trzynaście krajów: okazuje się, że każde państwo ma swoją specyfikę. ESA zrobiła tym samym bardzo mądry ruch, bo przedział wiekowy którego dotyczy nasz program to ludzie młodsi, którzy jeszcze chodzą do szkoły. Operujemy więc w konkretnym systemie, stworzonym przez ministerstwo edukacji w danym kraju. W niektórych krajach, tak jak w naszym przypadku, biura ESERO znajdują się przy organizacjach edukacji nieformalnej – stąd nasze szkolenia dla nauczycieli i uczniów odbywają się głównie po godzinach. W innych państwach biura projektu znajdują się bezpośrednio przy ministerstwie lub agencji kosmicznej.

Programy takie jak wasze są tam wkomponowane w plan zajęć?

Tak, czasami są realizowane podczas lekcji. Na przykład w Belgii udało im się włączyć treści edukacji kosmicznej w program nauczania. W Holandii zmodyfikowano program nauczania tak, żeby zawierał więcej „uczenia przez kosmos” – nie mylić z uczeniem o kosmosie. W Belgii czy Norwegii biura ESERO uzyskały akredytację ministerialną na organizowane przez nich kursy dla nauczycieli, co pozwala im zarejestrować udział w takich szkoleniach do wymaganego przez ministerstwo „rozwoju osobistego”. Nasze ministerstwo odbiera nas pozytywnie, ale nie jesteśmy obecnie oficjalnie akredytowani – więc nasze kursy i programy często są realizowane w czasie wolnym nauczycieli i uczniów. Nadrabiamy tu dostosowując naszą ofertę jak najbardziej do programu nauczania, co ułatwia nauczycielom stosowanie kontekstu kosmicznego również w trakcie zajęć.

Jaki jest sens zaprzątania głów dzieciakom akurat kosmosem? Będąc brutalnie pragmatyczni: jakie możemy mieć z tego zyski?

Bez zapewnienia regularnej i odpowiedniej ilości wykwalifikowanych pracowników nie uda nam się utrzymać obecnego tempa wzrostu polskiej branży kosmicznej. Branży, gdzie większość rozwiązań związanych jest z nowymi, wysokiej klasy technologiami. Podczas gdy za granicą satelity buduje się seryjnie, my wciąż uczymy się tworzyć się je od podstaw, nierzadko wprowadzając własne, autorskie rozwiązania. W konsekwencji polskie firmy kosmiczne nie tylko transferują lub tworzą najwyższego poziomu technologię na użytek krajowy, ale także są w stanie eksportować swoje rozwiązania za pośrednictwem projektów realizowanych dla zagranicznych klientów.

Czyli mamy do czynienia z dwoma rodzajami „innowacji”: rozwiązaniami, które już istnieją na świecie, ale nie ma ich jeszcze w Polsce oraz takimi, które są tworzone w naszym kraju i stanowią polski unikalny wkład technologiczny.

Czasami uczymy się również nowych procesów organizacyjnych. Na przykład ciekawy był wpływ organizacji naszego projektu ESERO na projekty prowadzone w Centrum Nauki Kopernik. Nasz program jest realizowany na zlecenie ESA i każdy pojedynczy projekt edukacyjny realizowany w ramach niego jest rozpisany trochę tak jak niezależna misja kosmiczna. To znaczy, że przed końcowym, widowiskowym wydarzeniem (np. startem rakiety) uczestnicy zmuszeni są przejść przez długą fazę projektowania oraz krytycznej oceny. Okazuje się, że ten sposób myślenia i planowania, często długoterminowego, ma niezwykłą wartość edukacyjną i może stanowić inspirację dla innych podobnych projektów prowadzonych w naszej instytucji.

Drugi typ innowacji dotyczy tworzenia rozwiązań unikalnych na skalę globalną. Satelity, które obecnie budujemy, testować będą zupełnie nowe rozwiązania. Na przykład, niedługo na zlecenie ESA zbudowany będzie pierwszy polski satelita użytkowy służący do kontroli ruchu na morzu: SAT-AIS-PL. Polska firma Creotech tworzy w ramach tego projektu kilka zupełnie nowych rozwiązań technologicznych. Innym innowacyjnym rozwiązaniem jest żagiel kosmiczny zaprojektowany przez studentów Politechniki Warszawskiej, który posłuży do skrócenia życia satelity PW-Sat 2, jednocześnie przyczyniając się do zmniejszenia zaśmiecenia orbity ziemskiej.

Jak uważasz: jaki wpływ będzie miał kosmos na Polską rzeczywistość w nadchodzących latach? Do czego nam projekt ESERO?

Generalnie to właśnie w innowacyjnym charakterze wszelkich działań kosmicznych upatruję największej roli tego sektora w polskiej gospodarce. W kraju wciąż bardzo potrzebujemy specjalistów od zarządzania nauką, badaniami i wysokimi technologiami. Tymczasem kosmos inspiruje nie tylko młodych ludzi, ale i profesjonalistów wyższego szczebla. Jeżeli uda się zachęcić część z nich do założenia firm związanych z tematyką kosmiczną, pierwszy krok w stronę zbudowania takich kadr będzie już zrobiony.

Kolejnym krokiem są młodzi ludzie. Dlatego zadaniem ESERO jest m.in. pokazanie na czym polegają kosmiczne projekty, oswajając młodych z tą tematyką i sprawiając, że zainteresowanie pracą w branży rodzi się potem samo. Pokazujemy też, że praca przy rozwiązaniach kosmicznych jest w pewien sposób mniej elitarna niż sądzą, że kształcąc się w tym kierunku nie trzeba liczyć na jeden z nielicznych etatów w NASA.

Wreszcie ostatnia, a dla mnie chyba najważniejsza sprawa. Nie wszyscy biorący udział w naszych projektach pójdą na studia związane z lotami w przestrzeń kosmiczną. I dobrze! Angażując młodych w ambitne i inspirujące projekty grupowe pomagamy im się uczyć uniwersalnie: kształcimy przez kosmos, a nie tylko o kosmosie. Dostarczamy nauczycielom wytrych, który pomoże zachwycić i zainteresować uczniów, a przy okazji przemycić im sporą dawkę wiedzy i umiejętności. W efekcie widzimy grupy nastolatków prowadzących wielomiesięczne, skomplikowane projekty technologiczne. Takie rzeczy będą procentować – i to w branżach z kosmosem już niekoniecznie związanych.

Rozmawiał Bartosz Paszcza.