Mañana enviaremos nuestro servidor a la estratosfera. Durante el vuelo, el estratostato distribuirá Internet, disparará y transmitirá datos de video y telemetría al suelo. Escribimos varias veces que hablaremos sobre el aspecto técnico de nuestro proyecto "Centro de datos espaciales" (solía responder al nombre "
Servidor en las nubes 2.0 "). Lo prometieron, ¡lo estamos cumpliendo! Bajo Katom un puñado de piezas de hierro y código.
Servidor web
Incluso en el proyecto anterior "Servidor en las nubes", cuando subimos en un globo hecho y derecho con un equipo de dos personas, tomar un servidor completo con un conjunto de batería no era, digamos, racional. Y ahora estamos hablando de un pequeño globo estratosférico, que tiene que escalar 30 km, y no 1. Por lo tanto, elegimos el mismo Raspberry Pi como servidor web. Esta microcomputadora formará una página HTML y la mostrará en una pantalla separada.
Conexión satelital
Además de Raspberry, los módems de las redes satelitales Iridium y Globalstar volarán a bordo. Como recordarán, planeamos agregarles un módem de la red doméstica "Gonets", pero no logramos obtenerlo por adelantado, por lo que lo enviaremos en el próximo vuelo. A través de módems satelitales, el servidor web recibirá sus mensajes, que pueden enviarse en
la página del proyecto . Estos mensajes se enviarán a la Raspberry Pi, que se alineará con ellos y se mostrará en la página HTML.
Un punto importante: la restricción en la longitud de un mensaje de texto en ruso es de 58 caracteres (incluidos los espacios). Si el mensaje es más largo, se truncará durante la transmisión. Además, todos los caracteres especiales se cortarán del texto, por ejemplo,
/\+$%&;''""<>\n y similares.
Dado que Raspberry Pi solo tiene un puerto UART, conectaremos módems satelitales a través de un concentrador intermedio, que recopilará datos de los módems y los enviará a Raspberry Pi.
Radio módem
El servidor web no solo mostrará todos los mensajes recibidos de usted en la pantalla, sino que también lo transmitirá a la Tierra a través del módem de radio LoRa. Así que queremos probar la idea de distribuir Internet desde la estratosfera (homenaje al proyecto Google Loon). Por supuesto, nuestro globo estratosférico no es un relé de comunicaciones completo, pero incluso si sus capacidades son suficientes para una transmisión de datos estable, sin grandes pérdidas de información, entonces los sistemas especializados definitivamente harán frente a la distribución de Internet desde el espacio previo.
Telemetría
Además, planeamos mostrar datos de telemetría en la misma página HTML. Raspberry Pi los tomará de un controlador de vuelo separado.
Él interroga varios sensores que se pueden colocar tanto dentro como fuera del germobox del hardware, recolecta información en un montón, la peina y se la da convenientemente a quienes la soliciten. En nuestro caso, pedirá Raspberry Pi. Registraremos presión, altitud, coordenadas GPS, velocidad y temperatura vertical y horizontal.
Los datos del controlador de vuelo se transmiten en largas filas, que luego usan este código:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00'; parse_str(strtr($str, [ ':' => '=', ';' => '&' ]), $result); print_r($result);
convertirse en una matriz de forma conveniente para mostrar:
Array ( [N] => 647 [] => 10m55 [MP_Stage] => 0 [MP_Alt] => 49 [MP_VSpeed) => 0.0 [MP_AvgVSpeed] => 0.0 [Baro rss] => 1007.06 [Baro_Alt] => 50 [Baro_Temp] => 35.93 [GPS_Coord] => N56d43m23s,E37d55m68s [GPS_Home) => N56d43m23s,E37d55m68s [Dst] => 5 [GPS_HSpeed] => 0 [GPS_Course] => 357 [GPS_Time] => 11h17m40s [GPS_Date] => 30.07.2018 [DS_Temp] => [f] .56 [Volt] => 5.19, 0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00 )
También transmitiremos datos de telemetría a la Tierra junto con sus mensajes. Para hacer esto, implemente una estación receptora en el sitio de lanzamiento.
Pantalla y cámara
Para que pueda asegurarse de que el servidor realmente recibe sus mensajes a través de comunicaciones por satélite, y que generalmente voló a la estratosfera y no se para en nuestra oficina, decidimos mostrar todos los mensajes con telemetría en la pantalla que GoPro grabará. Hubo poco tiempo para preparar el proyecto (¡¿pero cuándo sucede mucho?!), Así que no atormentamos a Aliexpress y al soldador, sino que tomamos el dispositivo terminado. Para nuestras necesidades, es más que suficiente. Conectaremos la pantalla a Raspberry a través de HDMI.
También planeamos transmitir la secuencia de video de GoPro a través de un canal de radio separado, pero aún se desconoce cómo funcionará; quizás la baja nubosidad reducirá en gran medida el rango de comunicación. Pero en cualquier caso, después de encontrar el globo estratosférico aterrizado, cargamos el video desde la cámara y puede ver por sí mismo qué mensajes recibió nuestro "centro de datos pre-cósmico" y qué tan alto subió: la telemetría se mostrará en la misma página HTML, Además, una parte del horizonte será visible.
Nutrición
Toda la belleza anterior estará impulsada por el ensamblaje de baterías de litio ensambladas de acuerdo con el esquema 3S4P: tres en serie, cuatro en paralelo. La capacidad total es de aproximadamente 14 Ah a un voltaje de 12 V. Según nuestras estimaciones, esto debería ser suficiente, pero después del montaje final, por supuesto, mediremos el consumo real y, si es necesario, tiraremos más baterías.
Agregue a todo esto las balizas GPS por las cuales buscaremos el globo estratosférico aterrizado. Y la "casa" para el servidor y otros dispositivos será una caja hermética.
Protegerá los equipos delicados de temperaturas y presiones extremas. Al mismo tiempo, reducirá la dosis de radiación, aunque esto no juega ningún papel para nuestro proyecto, el servidor volará demasiado corto en la estratosfera y el fondo no es tan alto como en la ISS.
Además de enviar mensajes en
el sitio web del proyecto , puede participar en la competencia y adivinar la ubicación del aterrizaje de la sonda. El premio principal es un viaje a Baikonur para lanzar la nave espacial tripulada Soyuz-MS-13.