利用Raspberry Pi 做的一些极限的项目
Raspberry Pi 是一款体积小巧、功能强大、极具可定制性的计算设备。正因如此,多年来它被广泛应用于各种创新项目中。从被装入 3D 打印的复古游戏机外壳中,到作为家庭文件服务器静静运行,Raspberry Pi 的用途层出不穷。
那么,Raspberry Pi 究竟能被“玩”到什么程度呢?接下来我们一起看一下树莓派官方发布的关于它曾抵达的极限——最长运行时间、最高飞行高度、最快速度、最深水下作业等,看看这台袖珍计算机究竟有多能干。
体积最大的 Raspberry Pi
虽有多个“巨型” Raspberry Pi 项目,但最大的是 Zach Hipps 制作的 12 倍放大模型。这个模型包含由胶合板、铝管和 5 公斤 PLA 打印件构成的各类部件。
他将真实 Raspberry Pi 通过延长线连接至放大模型的各端口,然后连上显示器和键盘,系统顺利启动并正常运行。
体积最小的 Raspberry Pi
严格来说,最小的 Raspberry Pi 产品是 RP2040 芯片开发板,但在标准系列中,Raspberry Pi Zero 是尺寸最小的型号。更极端的玩法中,用户甚至会裁剪掉摄像头接口区域,使主板再缩短 5 毫米,从而进一步“瘦身”。
飞得最高的 Raspberry Pi
GASPACS 项目:飞至 428 公里高空
让 Raspberry Pi 上太空是否算作弊?或许算,但这并不妨碍它创造高度纪录。虽然国际空间站(ISS)上的 Astro Pi 装置已属于“太空居民”,但 2022 年,美国犹他州立大学学生开发的 GASPACS 卫星突破了这一纪录。
GASPACS(Get Away Special Passive Attitude Control Satellite)是一个 1U 立方体卫星,主要测试可充气减速装置 AeroBoom。其轨道距离地球最远时为 428 公里,最近时为 416 公里,打破了 Astro Pi 的高度纪录。
在 Raspberry Pi 刚问世不久,高空气球发烧友 Dave Akerman 就多次将 Raspberry Pi 送上约 40 公里的高空进行图像拍摄和数据采集。2016 年,他还创下了业余高空气球实时传图的世界纪录——41,837 米,是不借助火箭技术情况下,Raspberry Pi 达到的最高位置。
潜得最深的 Raspberry Pi
Maka Niu 项目:潜入 1500 米深海,甚至具备 6000 米潜力
深海探索向来是技术挑战。海水的巨大压力意味着设备必须极其坚固。而 Maka Niu 项目正是为此设计,其能够在 1500 米深度(相当于 148 个大气压)安全运行 Raspberry Pi Zero 和 Camera Module 2。
该项目的目标之一,是以低成本设备为基础,推动公众参与科学探索,特别是在神秘未知的深海领域。
超频速度最高的 Raspberry Pi
3.6GHz 的极限挑战
“最快的 Raspberry Pi”也可以指运行频率的极限。虽然每代新型号都会在性能上有所提升,但总有人想知道——究竟能跑多快?
技术爱好者常常尝试超频硬件,以获得更高性能。不过超频会增加芯片发热,因此通常需要风冷或水冷。若想将频率推向极限,还需借助极低温的液氮冷却。
技术达人 Pieter-Jan Plaisier 使用专用冷却管向 Raspberry Pi 5 的芯片倒入液氮,使其稳定运行在 3.6GHz。稍微提高到 3.7GHz,系统便崩溃,显示出其极限所在。
工作环境最热的 Raspberry Pi
虽然具体最高运行环境温度暂无明确纪录,但一些设备已在气温达 40°C 的沙漠环境中成功运行。Raspberry Pi 所用的 BCM2712 芯片在温度达到 80–85°C 时才会启动降频保护,因此只要冷却措施得当,炎热环境也不是问题。
工作环境最冷的 Raspberry Pi
Arribada 企鹅监控项目:南极低至 −60°C 的极寒考验
将设备部署到南极十分困难,而若设备意外在那里呆了三年仍能正常运行,那就是不折不扣的壮举。Arribada 团队的企鹅监控项目就经历了这样的故事:原计划 2019 年取回设备,却因疫情导致行动取消。
该设备经历了 −30°C 甚至 −60°C 的严寒考验,最终在三年后被安全回收,保存了 32,764 张照片,为研究人员提供了大量宝贵数据。
官方运行温度范围
最新的 Raspberry Pi Compute Module 4 推出加宽温度版本,可在 −40°C 至 85°C 范围内正常运行。标准版本支持的最低工作温度为 −20°C,这使得它在极寒地区也能稳定工作。
最长连续运行的 Raspberry Pi
连续开机运行2331 天
一位名为 KerazyPete 的 Reddit 用户分享称,他的一台 Raspberry Pi 1 Model B(最早批次的 0002 版本,只有 256MB 内存)从 2017 年 7 月起一直保持运行状态,直到 2023 年末,已连续“在线”达 2331 天。尽管期间经历过几次重启,但这依然是目前已知的最长连续运行时间记录。
考虑到这台设备经历过电力中断、电涌以及偶尔的插拔,这项成就尤其难得。相比之下,许多用户的媒体服务器和文件服务器往往还会定期更换硬件。
想要查看自己的 Raspberry Pi 已运行多久?只需在终端中输入uprecords 命令即可。不过,虽然长时间运行令人惊叹,仍建议在有新操作系统发布时及时升级系统,以确保安全补丁及时更新。
飞得最快的 Raspberry Pi
Astro Pi:每小时 17,100 英里高速绕地球运行
虽然 ISS 上的 Astro Pi 没有创下“最高飞行”的纪录,但它们却是运行速度最快的 Raspberry Pi。根据轨道力学原理,轨道越低,运行速度就需要越快以防坠落。
国际空间站的飞行速度约为每小时 17,100 英里(即 27,520 公里/小时),也就是每秒 7.67 公里,相当于地面音速的 22.5 倍。ISS 每 93 分钟绕地球一圈,一天可绕 15.5 圈。
Astro Pi 配备了 Sense HAT 传感器模块,可进行运动检测和环境监测,供学生编程使用。相比短期任务的 GASPACS,Astro Pi 经过特殊加固设计,可以在太空中长期稳定运行。