In letzter Zeit kann man immer häufiger Starts von Amateur-Latex-Wetterballons sehen, deren Nutzlast eine isolierte Box mit einer Kamera, einem GPS-Leuchtfeuer und einer Stromquelle ist. Der Flug solcher Geräte ist normalerweise auf 2-3 Stunden begrenzt, während derer das Gerät die Stratosphäre erreicht und 80-100 Kilometer vom Startort entfernt landet.
Vorbereitung für den Start unseres treibenden Stratostaten
Kann ein stratosphärischer Ballon länger, weiter und stabiler fliegen? Ja, das kann es. Stratostate der Kategorien Nulldruck und Überdruck helfen dabei. Wir haben Zero-Pressure als unsere erste Erfahrung gewählt Diese Technologie hat sich bewährt und ist recht einfach.
Flugtechnik
Die Essenz dieser Technologie besteht darin, einen Druck von „Null“ innerhalb der Gashülle aufrechtzuerhalten, während die Überdruckhüllen aufgrund eines Überdrucks des Gases driften. Beim Aufstieg dehnt sich das Gas aus. Wenn der Spitzendruck erreicht ist, platzt der meteorologische Ballon und die Nulldruckhülle entlüftet Überdruck und bleibt bis zum Sonnenuntergang in den Strahlströmen driften. Wenn die Sonne untergeht, beginnt die Luft abzukühlen und der Apparat nimmt ab. Für Flüge, die länger als 1-2 Tage dauern, wird eine Ballastreserve benötigt, die den Verlust des Gaslifts (Helium, Wasserstoff) ausgleicht.
Bild von Flugprofilen von Nulldruck- und Hochdruckstratostaten
Shell
Für den ersten Start haben wir eine kürbisförmige Schale mit einem Volumen von 170 m3, einer Höhe von 5 Metern und einem Durchmesser von 8 Metern hergestellt. Kürbisform, wie es verteilt den Druck am besten innerhalb der Schale. Wir benötigten vom ersten Flug an keine hohe Tragfähigkeit und Höhe. Die Aufgabe bestand darin, Informationen über den Zeitpunkt des Erreichens eines neutralen Auftriebs und die Drift des Geräts zu erhalten, um die Flugdauer und das Volumen der Granaten (Nulldruckflüge von 2 auf 55 Tage) weiter zu erhöhen.
Acht Segment Segment Kürbisschalenmodell
Technischer Teil
Die Aufgaben des Stratosphärenballons waren in zwei Phasen unterteilt:
- Der erste Schritt (Mehrweg) - eine modulare Plattform mit einem Fallschirm
- Zweite Stufe (Driften) - Nulldruckschale mit Radiosonde
Modulare Plattform mit Telemetrie-Empfangstablett
Erste Stufe, modulare Plattform
Die Plattform der ersten Stufe ist ein Aluminiumrahmen, der zusätzlich zu seiner Hauptfunktion (Modulbefestigung) Teil des Antennensystems und ein Strahler für den Lawmate 1,2-GHz-Videosender und den 433-MHz-LoRa-Modemverstärker mit 1 und 2 Watt Leistung ist.
Es hat die folgenden Kommunikationskanäle:
- LoRa 433MHz, Telemetrieübertragung
- Lawmate 1,2 GHz, Video-Streaming mit OSD
- GlobalStar-Standortinformationen
- GSM, Telemetrie
- 433 / 868MHz-Suchbaken, suchen Sie das Gerät im Landebereich nach Signalpegel
Der Flugregler, der Leistungsrelais und Transistoren sammelt und steuert, basiert auf dem AtMega2560. Um dem Flugregler zu helfen, wurde auf dem AtMega328p ein LoRa-GSM-Modem hergestellt, das die Telemetrie vom PC sammelt und auf den Boden überträgt.
Das Video wurde auf 2 abgeschirmten GoPro Hero 4 Black mit Blick auf den Horizont und Yi 2k mit Blick auf die Gashülle aufgenommen.
Die Stromquelle sind 2 NiMH 12V 4500mAh- und LiPo 11.1V 2000mAh Batterien.
Zweite Stufe, Radiosonde
Die Radiosonde der zweiten Stufe erfüllt eine sehr wichtige Funktion - das Abdocken der Stufen. Ohne das Abdocken wird die Nutzlast nach China, in die Mongolei oder nach Nordkorea fliegen, was wir sicherlich nicht brauchen.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, bestimmt die Radiosonde den Moment des Erreichens eines neutralen Auftriebs (Drift), wonach sie 30 Minuten wartet und das Abdocken vornimmt.
Wenn Sie Glück mit der Mobilfunkabdeckung haben, kommuniziert die Funksonde zusätzlich zu dieser Aufgabe über GSM und überträgt die im Speicher aufgezeichneten Daten in Form einer Flugbahn, Temperaturänderungsprofilen und Batterieladung.
Die Stromquelle ist ein LiPo 11.1V-Akku mit einer Kapazität von 3800mAh.
Nutzlast
Da dies ein Test ist, konnten wir keine kommerzielle Nutzlast starten, aber es wäre auch falsch, den Start ohne Nutzlast zu verlassen. Das ADA-Startprogramm des russischen Verteidigungsministeriums endete 2013 und seitdem Es war der einzige Kunde beim ADS in DKBA, da es zu diesem Zeitpunkt keine ADA-Starts in Russland und der GUS gab. Unsere, wenn auch indirekte Aufgabe bestand darin, die Aufmerksamkeit auf die ADA zu lenken. Durch eine Umfrage in einer der Weltraumgemeinschaften des sozialen Netzwerks Vkontakte haben wir die gewünschte Nutzlast ermittelt, es wurden die sieben mit Rogozin.
Rogosin als Nutzlast der ersten Stufe
Starten
4 Tage vor dem Start haben wir der Federal Air Transport Agency einen Flugplan vorgelegt. Danach haben wir am 2. Juni um 06:00 Uhr morgens die Erlaubnis erhalten (die Erlaubnis wird am Tag des Starts erteilt).
Die Vorbereitungen für den Start begannen am Ort des Auffüllens der Hülle und der Installation einer Relaisstation auf dem Dach, einem Fall mit Empfangsausrüstung am Boden.
Stratostat-Gasschalenfüllung
Relaisstation (LoRa, Lawmate)
Fall mit Empfangsausrüstung
Es waren fast vier 60-Liter-Heliumzylinder erforderlich, um die Schale zu füllen, was eine Hubkraft von 13 Kilogramm ergab, was ausreicht, um 9 Kilogramm Fracht mit einer Hubgeschwindigkeit von 2,5 m / s zu starten.
Helium tanken
Nachdem wir die Schale gefüllt hatten, begannen wir mit dem Start der Ausrüstung und der Stufenmontage der Apparatur, montierten die ersten und zweiten Stufen des Stratosphärenballons. Die Höhe der Schale zu Beginn betrug 10 Meter, die Gesamthöhe der Vorrichtung betrug 20 Meter.
Stratostat 10 Sekunden vor dem Start
Bei gutem, ruhigem Wetter (mit Ausnahme von leichtem Regen) konnte der Stratostat fast ungehindert gestartet werden.
Der stratosphärische Ballon stieg mit einer Geschwindigkeit von 2,5 m / s auf, blies nach 1 Stunde 10 Minuten überschüssiges Helium ab und driftete 40 Minuten, wonach er die erste Stufe abdockte. Die erste Stufe begann mit der Fallschirmlandung mit einer Geschwindigkeit von 4 bis 5 m / s (was 45 Minuten dauerte). Zu diesem Zeitpunkt stieg die zweite Stufe weiter an, danach trieb sie 10 Stunden lang in Höhen von 18 bis 20 km und begann aufgrund des Sonnenuntergangs einen beschleunigten Rückgang .
Infografiken eines Stratostatfluges
Höhenprofil der ersten Stufe
Trotz des bewölkten Wetters zeigte sich LoRa sehr gut, indem es Daten in einer Entfernung von 120 Kilometern übertrug. Videoübertragungen mit Lawmate 1,2-GHz-Geräten waren in einer Entfernung von bis zu 60 Kilometern verfügbar, was auch bei diesem Wetter gut ist. Der GlobalStar-Leuchtturm arbeitete stabil und übertrug alle 2,5 Minuten Standortinformationen.
Maschinenstartvideo
Die zweite Phase hatte etwas Pech mit der Mobilfunkabdeckung: Während des Fluges erhielt sie fünf GSM-Verbindungen. Es wurden Informationen zur Überwindung einer Höhe von 18 Kilometern und zur Landung 16 Stunden nach dem Start erhalten.
Erster Schritt gelandet
Im Allgemeinen war die Mission ein Erfolg. Die automatische stratosphärische Ballonindustrie in Russland begann ihre Wiederbelebung durch private Bemühungen. Allmählich wird sich die Flugdauer erhöhen, eineinhalb bis zwei Wochen in den Jetstreams der Stratosphäre reichen aus, um den Planeten zu umfliegen.
Ein Flug von 2-3 Tagen mit Test von AirMax, Iridium-Kommunikationskanälen ist geplant. Wir werden den Stratostat testen, um WISP-Netzwerke mit einer Reichweite von mehr als 150 Kilometern zu organisieren (wir werden die Projektmodelle Loon und AirBus überprüfen).