Amigos, no Dia da Cosmonáutica, nosso pequeno servidor voou com sucesso para a estratosfera! Durante o vôo, o servidor a bordo do balão estratosférico distribuiu a Internet, disparou e transmitiu dados de vídeo e telemetria ao solo. E estamos ansiosos para contar como tudo correu e quais foram as surpresas (bem, como sem elas?).
Um pouco de histórico e links úteis, para quem perdeu tudo:
- Um post sobre como coordenar o voo da sonda na estratosfera (que encontramos na prática no lançamento).
- Como fizemos a “ parte de ferro ” do projeto - para fãs de pornografia nerd, com detalhes e código.
- O site do projeto, onde foi possível monitorar o movimento da sonda e da telemetria em tempo real.
- Comparação de sistemas de comunicação espacial que usamos no projeto.
- A tradução de texto do servidor é iniciada na estratosfera.
Como realmente queríamos lançar no Dia da Cosmonáutica e recebemos permissão oficial para usar o espaço aéreo naquele dia, tivemos que nos adaptar ao clima. E para que o vento não levasse o balão estratosférico para além dos limites da zona permitida, tivemos que limitar a altura da subida - em vez de 30 km subimos 22,7. Mas essa já é a estratosfera, e cerca do dobro da altura dos aviões de passageiros hoje.
A conexão à Internet com o balão da estratosfera foi bastante estável durante todo o voo. Suas mensagens foram recebidas e exibidas e preenchemos as pausas com citações das negociações de Gagarin com a Terra, 58 anos atrás :)
De acordo com a telemetria, era -60
0 ao mar, e dentro da caixa pressurizada chegava a -22
0 , mas tudo funcionava de maneira estável.
Gráfico das mudanças de temperatura no interior (aqui e mais adiante na escala X, dezenas de minutos são adiados):
A bordo foi instalado outro transmissor digital experimental de alta velocidade. Esta é a nossa tentativa de criar Wi-Fi de alta velocidade e, até agora, não estamos prontos para divulgar os detalhes de seu design. Usando este transmissor, queríamos transmitir vídeo online. De fato, apesar da nebulosidade, o sinal de vídeo da GoPro a bordo do balão estratosférico foi recebido por nós a uma distância de até 30 km. Mas, tendo aceitado o vídeo em nossa MCC, não foi possível transferi-lo para a Internet no local ... Agora, explicaremos o porquê.
Em breve, mostraremos as gravações de vídeo do voo das câmeras a bordo, mas por enquanto você pode assistir à gravação on-line da sonda
A principal surpresa nos esperava: o péssimo trabalho do modem 4G em nossa MCC, pelo que não foi possível transmitir vídeo online. Embora o probe tenha recebido e transmitido com êxito mensagens pela Internet, elas foram recebidas pelo servidor - recebemos reconhecimentos de serviço e vimos sua exibição na tela por meio de uma transmissão de vídeo. Tínhamos preocupações com a comunicação com satélites e transmissão de sinais para a Terra, mas ninguém esperava uma emboscada que a Internet 4G móvel fosse um elo fraco.
E não em algum lugar remoto, mas não muito longe de Pereslavl-Zalessky, em uma área que, de acordo com os cartões da MTS e MegaFon, está bem coberta com 4G. Em nosso centro de controle móvel, havia um roteador Kroks ap-205m1-4gx2h, no qual dois cartões SIM foram inseridos, e que resumiam o tráfego neles para que pudéssemos transmitir totalmente o vídeo para a Internet. Até instalamos antenas de painel externo com um ganho de 18 dB. Mas esse pedaço de ferro funcionava nojento. O serviço de suporte da Kroks nos aconselhou a preencher apenas o firmware mais recente, mas isso não ajudou, e a velocidade de dois cartões SIM 4G acabou sendo muito pior do que a velocidade de um cartão SIM em um modem USB comum. Portanto, se você conseguir identificar qual pedaço de ferro da próxima vez é melhor organizar a transferência de dados com a soma dos canais 4G, escreva nos comentários.
Nossos cálculos de trajetória foram bastante precisos, sem surpresas. Tivemos sorte: o balão estratosférico pousou em solo macio de turfa a 10 metros do reservatório e a 70 km do local de lançamento. Gráfico de distância GPS:
E assim a velocidade vertical do balão estratosférico mudou:
É verdade que um dos dois monitores não sobreviveu ao pouso (sim, havia dois deles, como as câmeras GoPro; a duplicação é uma boa maneira de aumentar a confiabilidade), o vídeo mostra como foi às listras e desligou. Mas todo o resto do equipamento sofreu um pouso sem problemas.
Conclusões sobre o experimento e a qualidade das comunicações na Internet.
O esquema de operação do servidor era o seguinte: na página de destino, você poderia enviar mensagens de texto para o servidor através do formulário. Eles foram transferidos via protocolo HTTP através de 2 sistemas de comunicação via satélite independentes para um computador suspenso sob um balão estratosférico, e estes transmitiram esses dados de volta à Terra, mas não da mesma forma via satélite, mas via rádio. Assim, entendemos que o servidor geralmente recebe dados e que pode distribuir a Internet a partir da estratosfera. Na mesma página de destino, um gráfico de voo de um balão estratosférico era exibido e os pontos de recebimento de cada uma de suas mensagens estavam marcados nele. Ou seja, você pode acompanhar em tempo real a rota e a altura do "servidor transcendental".
No total, nossos participantes enviaram 166 mensagens da página de destino, das quais 125 (75%) foram entregues com sucesso ao servidor. O intervalo de atraso entre o envio e o recebimento foi muito grande, de 0 a 59 segundos (atraso médio de 32 segundos).
Não encontramos nenhuma correlação perceptível entre a altura e o nível de atraso:
Pode ser visto neste gráfico que o nível de atraso não dependia da distância do local de lançamento, ou seja, transmitimos suas mensagens honestamente por satélites, e não do solo:
A principal conclusão de nosso experimento é que podemos receber e distribuir o sinal da Internet dos estratostatos, e esse esquema tem o direito de existir.
Como você se lembra, prometemos comparar a conexão entre o Iridium e o GlobalStar (não recebemos o modem "Messenger" a tempo). A estabilidade de seu trabalho em nossas latitudes era quase a mesma. Acima das nuvens, a recepção é bastante estável. É lamentável que os representantes do sistema doméstico “Gonets” tenham verificado algo lá, preparado, mas não puderam fornecer nada para o teste.
Planos futuros
Agora, estamos planejando o próximo projeto, ainda mais complexo. No momento, estamos trabalhando em várias idéias, por exemplo, se devemos organizar uma comunicação a laser de alta velocidade entre dois estratostatos para usá-los como repetidores. No futuro, queremos aumentar o número de pontos de acesso e garantir uma velocidade estável de conexão à Internet de até 1 Mbps em um raio de 100 a 150 km, para que nos próximos lançamentos não haja mais problemas com a transferência de vídeo online para a Internet.