Как мы запускали зонд

В субботу участвовал в запуске стратосферного зонда в нашем хакспейсе. Подробности под катом. Кадр с зонда:

В подготовке запуска участвовали: наш хакспейс, центр информации по атомной энергии, магазин Четыре глаза. Трансляцию организовывала группа телепорт. Отметились журналисты от ОТВ, после чтения текста новости которых мы делаем фейспалм, портал 66.ru и представители телеканала соль.

Зачем вообще любителям такие пуски?

Метеорологи регулярно запускают метеозонды для исследования состояния атмосферы. Запуск же камеры на зонде совершают любители ради эффектных фотографий из «почти космоса» (near space). Благодаря современным технологиям — GPS, сотовая связь, компактные FullHD камеры — запуск очень простой, и очень часто в подобных запусках участвуют школьники — это неплохой «научный» школьный проект. Для студентов технических вузов — это хороший вызов — сконструировать наиболее совершенный зонд. Для более старших — это своего рода развлечение. Ну и конечно же — это первый подобный запуск с трансляцией в ЕКБ, насколько нам известно.

План полета и содержимое зонда

Полет метеозонда был согласован с авиадиспетчерами, нам дали стартовое окно. Шар, наполненный гелием за счет силы архимеда взмывает ввысь. По мере набора высоты шар раздувается, и в один из моментов взрывается, после чего зонд падает и раскрывает парашют. Так как полет совершенно не управляемый, наготове должны быть поисковые команды, готовые отправиться на поиски зонда.

Сам ящик с аппаратурой выполнен из экструдированного пенополистирола — он используется как теплоизоляция в строительстве, он довольно прочный. Теплоизоляция нужна, так как на высоте 10 км температура воздуха около -50°С.  Простой упаковочный пенопласт слишком рыхлый и непрочный, хотя в принципе при достаточной толщине его можно использовать. Листы мы клеили при помощи клея UHU Por (он как всем известный момент-1, только не разъедает полистирол). Использовать термоклей-пистолет Glue Gun я бы не рекомендовал — на морозе клей становится очень хрупким.

В самом ящике располагается — 3 ячеечный литий-полимерный аккумулятор, который подпитывает экшн камеру (аналог GoPro в герметичном боксе, бросили тонкими проводами питание к разъему), питает блок записи показаний датчиков (освещенность, температура, давление воздуха), и питает видеокамеру с передатчиком которая направлена вниз — картинку с нее мы транслировали на старте.

Также в ящик был вложен автономный  трекер со своей батарейкой и двумя симками. Он слал каждые 10 минут СМСкой координаты которые он определял по GPS или GSM, в зависимости от того что ловится.

Ну и наконец в ящике установлена сирена и светодиоды — для облегчения поиска. Сирена воет так что в помещении хочется зажать уши, при этом кушает всего 200 мА, и яркие светодиоды по углам. Что бы не расходовать зря энергию — сирена включается каждые 10 секунд на пару секунд, вместе со светодиодами. И всему этому добру на сутки хватает 4 штук батареек CR2032.

Перед запуском посчитали примерную траекторию полета шара при помощи онлайн сервиса:

Для надувания шара мы использовали баллон гелия:

В баллоне около 6 кубометров гелия, мы закачали в шар около 5. Использовали маленький редуктор с максимальным расходом по шкале 20 л/мин (максимум выкрутили примерно 40 л/мин)

Как все происходило

Утром в 9 мы собрались в хакспейсе и собрав в охапку все что понадобится для старта отправились к месту старта — благо рядом. Разложились, стал подтягиваться народ.

Пока журналисты брали интервью ребята из телепорта наладили трансляцию. Транслировалась картинка с камеры на стартовой площадке и картинка с камеры в самом зонде.

Мы начали надувать шар. И тут первая недоработка — нужен редуктор производительнее, а может вообще без редуктора, при расходе 40 л/мин мы надували его очень долго. Шар своим хвостом был надет на шланг и примотан лейкопластырем (изолента кончилась). Предварительно на хвост шара было продето кольцо (гладкое кольцо не перетрет латекс, в отличии от плетеной веревки).

перекрутив и прегнув хвост буквой U все замотали лейкопластырем. Нагрузка оказалась привязанной веревкой к кольцу, одетом на хвост.

Оказалось хорошей идеей иметь на старте маленькие шарики с гелием. Запустив пару можно увидеть направление ветра, и в нашем случае избежать попадания шара в провода с крыши на самом старте

Обратный отсчет, пуск!

Парашют из яркой ткани автоматически раскроется при движении вниз. Прильнув к мониторам смотрим на картинку с зонда. Озеро — Шарташ. Причем картинку получали уже когда зонд небыло видно в небе и он скрылся в облаках.

Вскоре картинка пропала. Пока зонд летит — перерыв на час — перекусить, переодеться.

Лог пришедший с трекера. Судя по отсутствию серьезного движения — зонд упал. Жаль что трекер не рапортует о высоте. (x-keeper invis duos, не сказать что бы он подходит для нашей задачи идеально, но как видно — сработал. )

GPS 
11:35 
56.825318 60.603271 
 
GPS 
11:53 
56.826278 60.605520 
 
GSM 
13:08 
57.4001 62.4218559 
 
GSM 
13:10 
57.4001 62.4218559 
 
GSM 
13:31 
57.43674 62.7083702 
 
GSM 
13:40 
57.309211 62.676693 
 
GPS 
13:49 
57.411178 62.607198

Накладываем на карту — место севернее села Килачевского. Загружаемся в машины и едем. К счастью до места назначения есть неплохая дорога. Отдельно стоит сказать про навигаторы — ехал по яндексу. Он упорно предлагал странные маршруты. По его мнению лучше чем сделать крюк 5 км по хорошей дороге — надо срезать угол по в хлам разбитой грунтовке. Кроме того телефон тормозил и глючил просто катастрофически. Но до места добрались.

Поле, свежевспаханное, еще и покрытое слоем жидкого навоза. Судя по координатам — надо идти к краю поля.

Следующая наша ошибка — не подготовились, резиновые сапоги были только у одного. Искав длительное время зонд, и уже почти потеряв уверенность его таки нашли, подальше и в навозе:

Делаем следующие выводы.

Во первых вокруг сирены нужен кожух из проволоки. Ящик упал так что сирена оказалась прижата в навоз, и звук от этого заглушался.

Во вторых — замена веревок на ленты кислотно-флуоресцентного цвета позволит найти зонд издалека.

В третьих надо добавить маломощный радиомаяк и вести поиски с квадрокоптера.

В четвертых — поисковая бригада повышенной проходимости нужна. Возможно даже с квадроциклами.

Морально мы были готовы к тому, что зонд упадет так, что его будет невозможно найти — глубоко в лесу, в болоте, на закрытой территории, поэтому на самом зонде были написаны наши контактные данные, если его кто то найдет раньше нас. Того, что он упадет и пришибет кого-либо мы не боялись — хороший парашют, низкая плотность ящика давали нам уверенность — кроме испуга при попадании в голову наш зонд не вызовет.

Так как вскрытие планировалось в торжественной обстановке мы только вытащили и отключили сирену, иначе бы она свела нас с ума своим воем.

Нам повезло, все прошло на редкость удачно. Зонд пролетел неожиданно много — ветра в тот день способствовали:

К сожалению трекер в себя точки маршрута не сохранял, а на высоте связаться для отправки СМС не удалось — соты направлены антеннами вдоль поверхности земли, а не вверх.

В целом проект оказался интересным и удачным. Хотя его научная полезность невысока, полезность в плане популяризации технического творчества неоспорима.

Ребята из телепорта, которые были с нами и на старте, сопровождали всю дорогу сняли замечательный фильм про мероприятие: