Como coordenar o voo da sonda na estratosfera (o que encontraremos na prática no lançamento)

Em 12 de abril, lançaremos uma sonda estratosférica com um pequeno servidor, de onde nossa página será transferida para a CDN abaixo. Canal de entrada - satélites de comunicação de baixa órbita, saída - fluxo de rádio nas frequências da banda amadora (telemetria e controle) e Wi-Fi (vídeo e dados).


O problema com o lançamento é que é uma aeronave não controlada. Quero dizer, é apenas uma bola de hélio, à qual estão ligados vários quilos de ferro. E isso é importante, porque esse ferro pode bater no avião de outra pessoa ou cair no território de outra pessoa. Os municípios, por exemplo, não gostam quando isso cai no território de suas instalações. A reserva natural também. Mas a Rosatom realmente não gosta disso.

Haverá uma câmera a bordo, ou seja, ela produzirá fotografia aérea. A permissão para isso deve ser obtida no Serviço de Segurança Federal.

Este é um vôo de pico, ou seja, subimos a uma altitude de trabalho, concluímos rapidamente uma missão e descemos à terra. A sonda geralmente leva de 100 a 150 quilômetros do ponto de partida na direção do vento soprando a uma altitude de 30 quilômetros do solo. Acima de 20 km, a turbulência geralmente desaparece, e a densidade do ar é 100 vezes menor (o limite característico da atmosfera é visível na pesquisa), de modo que o vôo se torna mais suave. Podemos voar até Vladivostok, mas quanto maior a trajetória, mais difícil é obter a aprovação oficial do voo, o que nos faz reduzir o vôo o máximo possível.

É assim que este vôo se parece: 99% da atmosfera da Terra já está abaixo da nossa plataforma estratosférica:


A primeira coisa que fazemos é procurar um lugar onde seja mais fácil coordenar 150 quilômetros de vôo na direção "mais ou menos que" ao vento. Para fazer isso, vá para fpln.ru (a propósito, funciona no OpenStreetMap) e procure um local onde você precisa de um mínimo de aprovações:


Como regra, isso significa que você precisa se afastar de Moscou - ir além das zonas de aeroportos, várias instalações militares e edifícios geralmente densos. Eu gostaria de começar não da cidade (isso reduzirá a coordenação) e certamente pousar no campo ou pelo menos na floresta pela mesma razão. Também seria bom se não houvesse nada no ponto de aterrissagem que nos fizesse procurar uma sonda com uma carga útil de mais de 5-6 horas.

Se estas são as suas primeiras aprovações, prepare-se para uma missão muito longa com documentos oficiais. Algumas aprovações podem demorar alguns meses com calma. Para reduzir riscos, fazemos o seguinte:

1. Para as aprovações mais longas (pontos de partida, vôos em grandes áreas), fornecemos uma área bastante grande e vários pontos de partida. Se o vento mudar repentinamente do esperado, será possível alterar o ponto de partida. Por exemplo, se tiver mudado 20 graus, será possível mudar para outra partida e fazer com que o pouso esteja no mesmo local onde planejamos originalmente. Os pontos de partida são os mais fáceis de negociar. Em nossa história, seremos lançados do campo fora do território municipal, portanto, simplesmente concordaremos com o proprietário.
2. Estamos estabelecendo datas de início da reserva, é claro.

O plano de voo de um veículo não gerenciado antes da partida direta é um setor. Do ponto de vista da lógica de coordenação, o dispositivo pode ser localizado em qualquer lugar deste setor a qualquer momento durante o voo, portanto, é alocado exclusivamente para o nosso voo durante todo o tempo indicado ...

Com todos os proprietários de áreas restritas no mapa, você deve passar pelo processo de aprovação. Por exemplo, se sobrevoarmos a reserva - obter permissão deles, se sobre o Rosatom acima mencionado - deles e assim por diante. Naturalmente, também é necessário coordenar com todos os aeródromos vizinhos. Todos os despachantes de aviação que controlam as rotas de vôo das aeronaves também devem ser avisados.

3-5 dias antes do início, uma previsão do tempo e do vento é exibida, na qual você pode confiar, e você precisa começar a coordenar o voo na forma de uma bifurcação de trajetórias. Isso não é mais uma área ampla de pinceladas com diferentes pontos de partida, mas um ponto de partida e o ângulo de dispersão do vento. Às vezes, essas são trajetórias em forma de z, às vezes círculos ou quadrados (dependendo do clima e do plano específicos). Mas, na maioria das vezes, é o ponto de partida e o ângulo.

Um exemplo de elaboração de um aplicativo para o lançamento de balões e balões - análises

Nesse estágio, uma solicitação deve ser enviada ao centro de gerenciamento de tráfego aéreo. Esta aplicação permite ou não permite o uso do espaço aéreo. Em seguida, eles estabelecem um modo de uso específico e o inserem no plano. Isto é, se eles não forem confundidos com nada nas aprovações. Mas o centro pode solicitar coordenação adicional com áreas vizinhas, aeródromos ou com o Estado Maior.

Se tudo estiver bem, eles dão permissão preliminar três dias antes do início. Neste ponto, já estamos começando a preparar nosso mini-MCC. É assim que se parece:


Uma hora antes do início, você precisa ligar e esclarecer se está tudo bem. Neste ponto, o plano de voo para o centro é comparado com o tempo real (vento). Existem três opções possíveis:

1. O tempo foi previsto bem. Então nós apenas voamos.
2. O clima é instável, mas se encaixa na previsão. Em seguida, devemos transmitir as coordenadas da sonda aos despachantes a cada poucos minutos pelo rádio enquanto eles voam.
3. O tempo não está previsto corretamente. Geralmente, o voo é proibido ou transferido para outra janela (se houver).

Além de surpresas com o clima no dia do voo, eventos imprevisíveis, como os exercícios em algum aeroporto militar, podem acontecer. Há prioridade no uso do espaço aéreo. Nossa sonda é lançada de um indivíduo, e um indivíduo tem a menor prioridade em comparação com tarefas do estado, tarefas militares, voos de passageiros e assim por diante. Se as forças armadas fizerem exercícios, o centro poderá dizer: "Desculpe, três aviões voaram para a sua praça, não há nada a ser feito". Periodicamente, em lançamentos de balões meteorológicos, ocorrem interseções com o laboratório voador dos astronautas IL-76, onde eles treinam para trabalhar em gravidade zero. Sua prioridade também é previsivelmente maior. Devemos esperar a conclusão do voo deles.

Nós mesmos podemos soltar a carga da bola. Os controladores de tráfego aéreo também podem solicitar isso a qualquer momento. Isso significa que damos um comando ao dispositivo, um dispositivo especial desengata a carabina e a bola sobe para cima (onde explode rapidamente da pressão), e a carga cai sob um pára-quedas. Isso é necessário no caso de uma mudança acentuada no vento e em outros incidentes, quando o perigo de uma bola se mover em uma zona fora do projeto é muito maior do que o perigo de aterrissar em um local fora do projeto. Realmente esperamos que o resultado do voo não seja algo como "matou a vaca pelo roteador".


Por si só, a bola quase não representa perigo, é preenchida com hélio inerte e não combustível. Mas a carga é mais pesada que um pássaro e voa mais alto que um pássaro; portanto, pode ser um obstáculo desagradável para os aviões, embora até agora não se conheça um único caso de acidente envolvendo balões de sondas. Naturalmente, tentamos traçar uma trajetória sobre áreas pouco povoadas, a fim de minimizar possíveis problemas durante o pouso.

Provavelmente, nosso início será na área de Pereslavl-Zalessky, onde temos coordenação com o FSB, as forças armadas, o aeroporto, o centro zonal e o proprietário do campo de lançamento.

Vamos lançar exatamente no dia da cosmonáutica? Não.

Aqui estão algumas coisas que podem interferir:

- Nublado
Não haverá problemas com o lançamento, mas haverá interferência na transmissão de vídeo, pois as nuvens irão amortecer o sinal (e estamos limitados em potência e nas propriedades dos transmissores). A probabilidade de cobertura de nuvens é estimada em cerca de 30%.

- Vento forte perto do chão
Isso complica o lançamento. 2 de 100 lançamentos falham por causa disso, ou você precisa ter sondas sobressalentes, caso o principal rompa com rajadas de vento. Classificação casual - 20%.

- Precipitação (chuva ou neve)
Começar durante chuva ou neve pode levar a uma mudança na trajetória do voo. A chuva nos componentes eletrônicos ou nas lentes da câmera pode danificar o equipamento ou a imagem. Pontuação 20%.

- Exercícios repentinos ou voos especiais
Dependendo do horário de trabalho dos aeródromos mais próximos, pode acontecer que obter permissão para um dia seja mais difícil do que para outro. Por esse motivo, às vezes você precisa adiar o início. A probabilidade é inferior a 20% por experiência.

O que pode acontecer durante o vôo e o pouso?

- Desembarque em um lugar difícil
A chance é inferior a 10% no setor atual. Mesmo assim, é possível pousar em um local inacessível, exigindo mais de 1 dia para selecionar o equipamento. Você precisa chegar ao local de pouso, pegar equipamentos e baixar materiais de vídeo do quadro. Portanto, não espere resultados imediatamente)

- "Resgate" da sonda
Uma vez tive que pagar ao localizador para devolver o equipamento. 2 vezes deu de graça. Isso acontece se estranhos pousam na linha de visão quando pegam a sonda diante de nós. É por isso que estamos procurando uma sonda com um prêmio em carros - para que possam ser capturadas diretamente na descida diretamente por telemetria. A probabilidade de 3% de acordo com estatísticas de 100 voos.

- Perda de equipamento ao pousar em local inacessível
Dos 100 estratostatos lançados, 3 foram perdidos devido à queda ou aterrissagem em um local onde o equipamento não conseguiu estabelecer comunicação com o satélite e transmitir suas coordenadas.
Para reduzir essa probabilidade, tentamos garantir flutuabilidade positiva da carga útil e duplicar os sistemas de comunicação.

- Problemas com a capacidade dos canais de comunicação
No dia do lançamento, a velocidade dos canais de acesso à Internet disponíveis pode não ser suficiente no local aprovado. Isso se aplica à capacidade do transponder e à transmissão de vídeo do mini-MCC para você. No balão da estratosfera, usamos dois canais de comunicação diferentes. Na terra - todos os operadores disponíveis com uma ponte. Avaliação de risco - menos de 10%.

- Desaparecimento do canal de comunicação do estratostato para o solo
Devido a condições climáticas adversas ou problemas técnicos associados às condições operacionais adversas do equipamento na estratosfera (temperatura de até -70 ° C), a transmissão do estratostato para o solo pode parar. Nesse caso, todos ficaremos entediados, mas a vida é assim. Avaliação de risco - menos de 10%.


Portanto, não prometemos 100% do programa, mas fazemos de tudo para fazê-lo funcionar. O principal é que o tempo esteja. E com isso, parece (pah-pah) até agora tudo está em ordem de acordo com a previsão, mas você sabe como as previsões às vezes são equivocadas :).

Convidamos o Habrazhitel a participar de nosso experimento e competir pelo prêmio principal - uma viagem a Baikonur.