Wie koordiniert man den Flug der Sonde in die Stratosphäre (was wir beim Start in der Praxis erleben werden)?

Am 12. April werden wir eine stratosphärische Sonde mit einem kleinen Server starten, von der aus unsere Seite an das unten stehende CDN übertragen wird. Eingangskanal - Kommunikationssatelliten mit niedriger Umlaufbahn, ausgehend - Funkstrom mit den Frequenzen des Amateurbands (Telemetrie und Steuerung) und Wi-Fi (Video und Daten).


Das Problem beim Start ist, dass es sich um ein unkontrolliertes Flugzeug handelt. Ich meine, es ist nur eine Heliumkugel, an der mehrere Kilogramm Eisen befestigt sind. Und das ist wichtig, weil dieses Eisen auf das Flugzeug eines anderen klopfen oder auf das Territorium eines anderen fallen kann. Kommunen zum Beispiel mögen es nicht, wenn dies auf das Gebiet ihrer Einrichtungen fällt. Auch die Naturschutzgebiete. Aber Rosatom mag es überhaupt nicht.

Es wird eine Kamera an Bord sein, das heißt, sie wird Luftaufnahmen machen. Die Genehmigung hierfür muss beim Bundessicherheitsdienst eingeholt werden.

Dies ist ein Spitzenflug, das heißt, wir steigen auf eine Arbeitshöhe, erfüllen schnell eine Mission und steigen zur Landung ab. Die Sonde befördert normalerweise 100 bis 150 Kilometer vom Startpunkt in Windrichtung in einer Höhe von 30 Kilometern über dem Boden. Oberhalb von 20 km verschwinden Turbulenzen normalerweise und die Luftdichte dort ist 100-mal geringer (die charakteristische Grenze der Atmosphäre ist in der Vermessung sichtbar), so dass der Flug dorthin reibungsloser wird. Wir können sogar nach Wladiwostok fliegen, aber je größer die Flugbahn ist, desto schwieriger ist es, die offizielle Genehmigung des Fluges zu erhalten, wodurch wir den Flug so weit wie möglich reduzieren.

So sieht dieser Flug aus, 99% der Erdatmosphäre befinden sich bereits unter unserer stratosphärischen Plattform:


Das erste, was wir tun, ist die Suche nach einem Ort, an dem 150 Flugkilometer in der ungefähren Windrichtung am einfachsten zu koordinieren sind. Gehen Sie dazu zu fpln.ru (es funktioniert übrigens auf OpenStreetMap) und suchen Sie nach einem Ort, an dem Sie ein Minimum an Genehmigungen benötigen:


In der Regel bedeutet dies, dass Sie Moskau verlassen müssen - über die Zonen von Flughäfen, verschiedenen militärischen Einrichtungen und allgemein dichten Gebäuden hinaus. Ich möchte nicht von der Stadt aus starten (dies wird die Koordination verringern) und aus dem gleichen Grund auf dem Feld oder zumindest im Wald landen. Es wäre auch schön, wenn es am Landepunkt nichts gäbe, was uns dazu bringen würde, nach einer Sonde mit einer Nutzlast von mehr als 5-6 Stunden zu suchen.

Wenn dies Ihre ersten Genehmigungen sind, bereiten Sie sich auf eine sehr lange Suche mit offiziellen Dokumenten vor. Einige Zulassungen können ruhig bis zu einigen Monaten dauern. Um Risiken zu reduzieren, gehen wir wie folgt vor:

1. Für die längsten Genehmigungen (Startpunkte, Flüge über große Gebiete) geben wir ein ziemlich großes Gebiet und mehrere Startpunkte an. Wenn sich der Wind plötzlich vom erwarteten ändert, kann der Startpunkt geändert werden. Wenn sich der Wert beispielsweise um 20 Grad geändert hat, können Sie zu einem anderen Start wechseln und die Landung an derselben Stelle durchführen, an der wir sie ursprünglich geplant hatten. Ausgangspunkte sind am einfachsten zu verhandeln. In unserer Geschichte werden wir vom Feld außerhalb des Gemeindegebiets aus gestartet, also werden wir einfach mit dem Eigentümer übereinstimmen.
2. Wir legen natürlich Reservestartdaten fest.

Der Flugplan eines nicht verwalteten Fahrzeugs vor dem direkten Abflug ist ein Sektor. Aus Sicht der Koordinationslogik kann sich das Gerät zu jeder Zeit während des Fluges überall in diesem Bereich befinden, daher ist es für die gesamte angegebene Zeit ausschließlich für unseren Flug reserviert ...

Bei allen Eigentümern von Sperrgebieten auf der Karte müssen Sie den Genehmigungsprozess durchlaufen. Wenn wir zum Beispiel über das Reservat fliegen - holen Sie die Erlaubnis von ihnen ein, wenn über den oben genannten Rosatom - von ihnen und so weiter. Natürlich ist es auch notwendig, sich mit allen umliegenden Flugplätzen abzustimmen. Alle Luftfahrt-Disponenten, die die Flugrouten von Flugzeugen kontrollieren, müssen ebenfalls gewarnt werden.

3-5 Tage vor dem Start wird eine Wetter- und Windvorhersage angezeigt, der Sie vertrauen können. Sie müssen den Flug in Form einer Weggabelung koordinieren. Dies ist kein breiter Pinselstrich mehr mit unterschiedlichen Startpunkten, sondern ein Startpunkt und der Ausbreitungswinkel vom Wind. Manchmal sind dies z-förmige Flugbahnen, manchmal Kreise oder Quadrate (je nach Wetter und Plan). Meistens ist es jedoch der Ausgangspunkt und der Winkel.

Ein Beispiel für die Erstellung einer Anwendung zum Starten von Ballons und Ballons - Sonden

Zu diesem Zeitpunkt muss ein Antrag beim Flugverkehrsmanagementzentrum eingereicht werden. Diese Anwendung erlaubt oder erlaubt nicht die Nutzung des Luftraums. Dann legen sie einen bestimmten Verwendungsmodus fest und fügen ihn in den Plan ein. Dies ist der Fall, wenn sie durch nichts in den Zulassungen verwechselt werden. Das Zentrum kann jedoch eine zusätzliche Koordinierung mit benachbarten Gebieten, Flugplätzen oder dem Generalstab beantragen.

Wenn alles in Ordnung ist, geben sie drei Tage vor dem Start eine vorläufige Erlaubnis. Zu diesem Zeitpunkt beginnen wir bereits mit der Vorbereitung unseres Mini-Kundencenters. So sieht es aus:


Eine Stunde vor dem Start müssen Sie anrufen und klären, ob alles in Ordnung ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Flugplan für das Zentrum mit dem tatsächlichen Wetter (Wind) verglichen. Es gibt drei mögliche Optionen:

1. Das Wetter wurde gut vorhergesagt. Dann fliegen wir einfach.
2. Das Wetter ist wechselhaft, passt aber in die Vorhersage. Dann müssen wir die Koordinaten der Sonde alle paar Minuten per Funk an die Disponenten senden, während diese fliegen.
3. Das Wetter wird nicht richtig vorhergesagt. Der Flug ist generell verboten oder wird in ein anderes Fenster übertragen (falls vorhanden).

Zusätzlich zu den Überraschungen mit dem Wetter am Tag des Fluges können unvorhersehbare Ereignisse wie die Übungen auf einem Militärflugplatz auftreten. Die Nutzung des Luftraums hat Vorrang. Unsere Sonde wird von einer Person aus gestartet, und eine Person hat im Vergleich zu staatlichen Aufgaben, militärischen Aufgaben, Passagierflügen usw. die niedrigste Priorität. Wenn das Militär Übungen hat, kann das Zentrum sagen: "Nun, es tut mir leid, drei Flugzeuge sind auf Ihren Platz geflogen, es gibt nichts zu tun." Bei Starts von Wetterballons treten regelmäßig Kreuzungen mit dem Fluglabor der Astronauten IL-76 auf, wo sie trainieren, um in der Schwerelosigkeit zu arbeiten. Ihre Priorität ist ebenfalls vorhersehbar höher. Wir müssen auf den Abschluss ihres Fluges warten.

Wir selbst können die Ladung vom Ball abhaken. Fluglotsen können dies auch jederzeit anfordern. Dies bedeutet, dass wir dem Gerät einen Befehl geben, dort ein spezielles Gerät den Karabiner auskuppelt und der Ball selbst nach oben steigt (wo er schnell vor Druck platzt) und die Last unter einem Fallschirm nach unten geht. Dies ist im Falle einer starken Windänderung und anderer Vorfälle erforderlich, wenn die Gefahr, dass sich ein Ball in einer Zone außerhalb des Entwurfs bewegt, viel höher ist als die Gefahr, an einem Ort außerhalb des Entwurfs zu landen. Wir hoffen wirklich, dass das Ergebnis des Fluges nicht so etwas wie "die Kuh vom Router getötet" sein wird.


An sich ist der Ball fast keine Gefahr, er ist mit inertem nicht brennbarem Helium gefüllt. Die Ladung ist jedoch schwerer als ein Vogel und fliegt höher als ein Vogel. Daher kann dies ein unangenehmes Hindernis für Flugzeuge sein, obwohl wir bisher keinen einzigen Fall von Unfällen mit Sondenballons kennen. Natürlich versuchen wir, eine Flugbahn über dünn besiedelte Gebiete zu zeichnen, um mögliche Probleme bei der Landung zu minimieren.

Unser Start wird höchstwahrscheinlich in der Gegend von Pereslavl-Zalessky sein, wo wir eine Koordination mit dem FSB, dem Militär, dem Flughafen, dem Zonenzentrum und dem Eigentümer des Startfeldes haben.

Werden wir genau am Tag der Kosmonautik starten? Nein.

Hier sind einige Dinge, die stören können:

- Bedeckt
Es wird keine Probleme mit dem Start geben, aber es wird Störungen in der Videoübertragung geben, da die Wolken das Signal dämpfen (und wir in der Leistung und in den Eigenschaften der Sender begrenzt sind). Die Wahrscheinlichkeit der Wolkendecke wird auf etwa 30% geschätzt.

- Starker Wind in Bodennähe
Dies erschwert den Start. 2 von 100 Starts schlagen aus diesem Grund fehl, oder Sie benötigen Ersatzsonden, falls die Hauptsonde mit Windböen bricht. Gelegenheitsbewertung - 20%.

- Niederschlag (Regen oder Schnee)
Das Starten bei Regen oder Schnee kann zu einer Änderung der Flugbahn führen. Regen auf der Elektronik oder den Kameraobjektiven kann Geräte oder das Bild beschädigen. Punktzahl 20%.

- Plötzliche Übungen oder Sonderflüge
Abhängig vom Arbeitsplan der nächstgelegenen Flugzeuge kann es vorkommen, dass es schwieriger ist, die Erlaubnis für einen Tag zu erhalten als für einen anderen. Aus diesem Grund muss der Start manchmal verschoben werden. Die Wahrscheinlichkeit liegt erfahrungsgemäß unter 20%.

Was kann während des Fluges und der Landung passieren?

- Landung an einem schwierigen Ort
Die Chance liegt im aktuellen Sektor unter 10%. Trotzdem ist eine Landung an einem unzugänglichen Ort möglich, wobei die Auswahl der Ausrüstung mehr als einen Tag dauert. Sie müssen zum Landeplatz gelangen, Ausrüstung abholen und Videomaterial von der Tafel herunterladen. Erwarten Sie daher keine sofortigen Ergebnisse.)

- "Einlösung" der Sonde
Einmal musste ich den Finder bezahlen, um die Ausrüstung zurückzugeben. 2 mal kostenlos verschenkt. Dies geschieht, wenn Fremde in der Sichtlinie landen, wenn sie die Sonde vor uns aufheben. Deshalb suchen wir nach einer Sonde mit einem Preis in Autos - damit sie direkt per Telemetrie direkt beim Abstieg gefangen werden können. Die Wahrscheinlichkeit von 3% laut Statistik von 100 Flügen.

- Verlust der Ausrüstung bei Landung an einem unzugänglichen Ort
Von den 100 gestarteten Stratostaten gingen 3 aufgrund von Spritzwasser oder Landung an einem Ort verloren, von dem aus die Ausrüstung keine Kommunikation mit dem Satelliten herstellen und dessen Koordinaten übertragen konnte.
Um diese Wahrscheinlichkeit zu verringern, versuchen wir, einen positiven Auftrieb der Nutzlast und doppelte Kommunikationssysteme sicherzustellen.

- Probleme mit der Kapazität der Kommunikationskanäle
Am Starttag ist die Geschwindigkeit der verfügbaren Internetzugangskanäle am genehmigten Standort möglicherweise nicht ausreichend. Dies gilt für die Transponderkapazität und die Übertragung von Videos vom Mini-MCC an Sie. Auf unserem Stratosphärenballon verwenden wir zwei verschiedene Kommunikationskanäle. Auf der Erde - alle verfügbaren Betreiber mit einer Brücke. Risikobewertung - weniger als 10%.

- Verschwinden des Kommunikationskanals vom Stratostaten zum Boden
Aufgrund von schlechten Wetterbedingungen oder technischen Problemen im Zusammenhang mit den rauen Betriebsbedingungen von Geräten in der Stratosphäre (Temperatur bis zu -70 ° C) kann die Übertragung vom Stratostat zum Boden unterbrochen werden. In diesem Fall werden wir uns alle langweilen, aber so ist das Leben. Risikobewertung - weniger als 10%.


Wir versprechen also nicht 100% der Show, aber wir tun alles, damit es funktioniert. Die Hauptsache ist, dass das Wetter sein wird. Und damit scheint es (pah-pah) bis jetzt ist alles in Ordnung gemäß der Prognose, aber Sie wissen, wie Prognosen manchmal falsch sind :).

Wir laden den Habrazhitel ein , an unserem Experiment teilzunehmen und um den Hauptpreis zu kämpfen - eine Reise nach Baikonur.