Morgen werden wir unseren Server in die Stratosphäre schicken. Während des Fluges wird der Stratostat das Internet verteilen, Video- und Telemetriedaten aufnehmen und auf den Boden übertragen. Wir haben mehrmals geschrieben, dass wir über die technische Seite unseres Projekts „Space Data Center“ sprechen werden (das früher auf den Namen „
Server in the Clouds 2.0 “ reagierte). Sie versprachen - wir erfüllen! Unter Katom eine Handvoll Eisenstücke und Code.
Webserver
Selbst im vorherigen Projekt „Server in den Wolken“, als wir mit einer Besatzung von zwei Personen in einem vollwertigen Ballon aufgestiegen sind, war es beispielsweise nicht rational, einen vollwertigen Server mit einer Batteriebaugruppe zu nehmen. Und jetzt sprechen wir über einen kleinen stratosphärischen Ballon, der 30 km und nicht 1 km klettern muss. Deshalb haben wir denselben Raspberry Pi als Webserver gewählt. Dieser Mikrocomputer bildet eine HTML-Seite und zeigt sie auf einer separaten Anzeige an.
Satellitenverbindung
Neben Raspberry werden auch Modems der Satellitennetze Iridium und Globalstar an Bord fliegen. Wie Sie sich erinnern, wollten wir ihnen ein Modem des Inlandsnetzes „Gonets“ hinzufügen, aber wir haben es nicht im Voraus geschafft, es zu senden, und werden es beim nächsten Flug senden. Über Satellitenmodems empfängt der Webserver Ihre Nachrichten, die auf
der Projektseite gesendet werden können. Diese Nachrichten werden an den Raspberry Pi gesendet, der von ihnen ausgerichtet und auf der HTML-Seite angezeigt wird.
Ein wichtiger Punkt: Die Beschränkung der Länge einer Textnachricht auf Russisch beträgt 58 Zeichen (einschließlich Leerzeichen). Wenn die Nachricht länger ist, wird sie während der Übertragung abgeschnitten. Außerdem werden alle Sonderzeichen aus dem Text herausgeschnitten, z. B.
/\+$%&;''""<>\n und dergleichen.
Da Raspberry Pi nur einen UART-Port hat, werden wir Satellitenmodems über einen Zwischen-Hub verbinden, der Daten von Modems sammelt und an Raspberry Pi sendet.
Funkmodem
Der Webserver zeigt nicht nur alle von Ihnen empfangenen Nachrichten auf dem Display an, sondern sendet sie auch über das LoRa-Funkmodem an die Erde. Deshalb wollen wir die Idee testen, das Internet aus der Stratosphäre heraus zu verbreiten (Hommage an das Google Loon-Projekt). Natürlich ist unser stratosphärischer Ballon kein vollwertiges Kommunikationsrelais, aber selbst wenn seine Fähigkeiten für eine stabile Datenübertragung ohne große Informationsverluste ausreichen, werden spezialisierte Systeme die Verbreitung des Internets aus dem Vorraum definitiv bewältigen.
Telemetrie
Darüber hinaus planen wir, Telemetriedaten auf derselben HTML-Seite anzuzeigen. Raspberry Pi übernimmt sie von einem separaten Flugregler.
Er fragt verschiedene Sensoren ab, die sowohl innerhalb als auch außerhalb der Hardware-Germobox platziert werden können, sammelt Informationen auf einem Haufen, durchsucht sie und gibt sie bequem an diejenigen weiter, die danach fragen. In unserem Fall wird nach Raspberry Pi gefragt. Wir werden Druck, Höhe, GPS-Koordinaten, vertikale und horizontale Geschwindigkeit und Temperatur aufzeichnen.
Daten vom Flugregler werden in langen Leitungen übertragen, die dann diesen Code verwenden:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00'; parse_str(strtr($str, [ ':' => '=', ';' => '&' ]), $result); print_r($result);
Verwandeln Sie sich in ein Array in einer praktischen Form für die Anzeige:
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 )
Wir werden auch Telemetriedaten zusammen mit Ihren Nachrichten zur Erde übertragen. Stellen Sie dazu eine Empfangsstation am Startort bereit.
Display und Kamera
Damit Sie sicherstellen können, dass der Server Ihre Nachrichten wirklich über Satellitenkommunikation empfängt und im Allgemeinen in die Stratosphäre fliegt, anstatt in unserem Büro zu stehen, haben wir beschlossen, alle Nachrichten mit Telemetrie auf dem Display anzuzeigen, das GoPro aufzeichnen würde. Wir hatten wenig Zeit, um das Projekt vorzubereiten (aber wann passiert es oft ?!), Also haben wir Aliexpress und den Lötkolben nicht gequält, sondern das fertige Gerät genommen. Für unsere Bedürfnisse ist es mehr als genug. Wir werden das Display über HDMI mit Raspberry verbinden.
Wir planen auch, das Video von GoPro über einen separaten Funkkanal zu senden, aber wie es funktionieren wird, ist noch unbekannt - möglicherweise verringert eine geringe Bewölkung die Kommunikationsreichweite erheblich. Nachdem wir den gelandeten Stratosphärenballon gefunden haben, laden wir das Video von der Kamera hoch und Sie können selbst sehen, welche Nachrichten unser „vorkosmisches Rechenzentrum“ empfangen hat und wie hoch es gestiegen ist - Telemetrie wird auf derselben HTML-Seite angezeigt. Außerdem ist ein Teil des Horizonts sichtbar.
Ernährung
Alle oben genannten Schönheiten werden durch die Montage von Lithiumbatterien angetrieben, die nach dem 3S4P-Schema zusammengebaut wurden - drei in Reihe, vier parallel. Die Gesamtkapazität beträgt ca. 14 Ah bei einer Spannung von 12 V. Nach unseren Schätzungen sollte dies ausreichen, aber nach der Endmontage werden wir natürlich den tatsächlichen Verbrauch messen und bei Bedarf mehr Batterien werfen.
Fügen Sie dazu die GPS-Leuchtfeuer hinzu, mit denen wir nach dem gelandeten stratosphärischen Ballon suchen. Und das „Haus“ für den Server und andere Geräte wird eine hermetische Box sein.
Es schützt empfindliche Geräte vor extremen Temperaturen und Druck. Gleichzeitig wird die Strahlungsdosis reduziert, obwohl dies für unser Projekt keine Rolle spielt, der Server in der Stratosphäre zu kurz fliegt und der Hintergrund dort nicht so hoch ist wie auf der ISS.
Zusätzlich zum Senden von Nachrichten auf
der Projektwebsite können Sie am Wettbewerb teilnehmen und den Ort der Sondenlandung erraten. Der Hauptpreis ist eine Reise nach Baikonur, um das bemannte Raumschiff Sojus-MS-13 zu starten.