Elektronika – fáze první
Jan 28, 2010 Komponenty balónu
Je na čase se zamyslet, co vlastně balón ponese. V prvotní fázi je třeba definovat elektroniku blokově.
Můžeme se tak odprostit od konkrétního řešení a podívat se na náklad jako celek.
Hlavní součásti jsou tedy:
- zdroj energie – baterie (nutná odolnost proti silnému mrazu)
- fligh control – řízení operací
- GPS přijímač – příjem pozice, vyšky, rychlosti
- vysílač telemetrie pozemnímu týmu – pravděpodobně systém XBee modulů
- záložní přenos telemetrie – zde by se mohl uplatnit GSM/GPRS modul, má ale mnoho omezení
- čidla – měření teploty vnitřní/vnější, zrychlení ap.
- foťák – bude snímkovat a natáčet Zemi
Pro lepší představu jsem udělal blokové schema elektroniky nákladu:
Je možné, že se ještě další věci přidají, ale v tuto chvíli se držíme tohoto schema. Dále budu postupovat po jednotlivých modulech.
Vybíráme balón
Jan 25, 2010 Komponenty balónu, Obecné myšlenky
Meteorologické balóny se klasicky používají pro měření parametrů horních vrstev atmosféry. Jsou ale ideální také pro náš projekt.
První zmínky o značce používaných balónů jsme zjistili při komunikaci s ČHMU.
Používají latexové balóny značky TOTEX ( Totex Corporation – japonský výrobce).
Při hledání dostupných distributorů jsem narazil na společnost Kaymont sídlící v USA. Na jejich webu jsem objevil pěknou tabulku typů a parametrů jejich sondážních balónů: Kaymont sounding balloons.
V terminologii jsem se zprvu vůbec nevyznal, takže si uděláme přehled.
- Avarage Weight – hmotnost samotného nenaplněného balónu (označení KCI-XXXX odpovídá hmotnosti balónu)
- Neck Diameter – průměr “hrdla” balónu v cm (tedy místo plnění)
- Neck Length – délka “hrdla” v cm
- Flaccid Body Length – délka balonu v nenafouknutém stavu (cm)
- Barely Inflated Diametr – průměr balónu zlehka naplněného (cm)
- Payload - váha nákladu v gramech
- Gross Lift – doporučené množství vztlaku samotného helia (negativní váha helia v balónu)
- Nozzle Lift – je rozdíl = Gross Lift – Avarage Weight, negativní váha naplněného balónu včetně jeho samotného
- Recommended Free Lift – rozdíl = Nozzle Lift – Payload, negativní váha celého objektu, tato doporučená hodnota Free Lift zajístí předepsané tempo stoupání
- Diameter at Release – průměr balónu při vypuštění
- Volume at Release – počet m3 helia při vypuštění
- Rate of Ascent – rychlost stoupání v metrech za minutu
- Diameter at Burst – průměr v okamžiku prasknutí
- Bursting Altitude – výška v kilometrech, kde balón praskne
- Bursting Pressure – tlak vzduchu, ve kterém balón praskne, uváděno v hektopaskalech (1 hPa = 100Pa)
Abych mohl zaslat emailem poptávku a zjistit cenu, je třeba vybrat typ, který použijeme.
Při hrubém návrhu jsem se dopočítal k váze nákladu kolem 700g, zvolil jsem tedy typ KCI-1200. Po několika marných emailových pokusech zjistit cenu přišla odpověď:
Pavel,
Thank you for your e-mail:KCI-1200N $65 each.
5012 Parachute $15 eachShipping to the Czech Republic will be about $50.
We do not have 1000 gram balloons in stock at this time.Best regards,
Paul Fetkowitz
Cenu balónu jsem očekával, ale poštovné mě celkem překvapilo. Narušuje to docela rozpočet, který jsem zprvu neprozřetelně skládal pouze z cen komponent.
Nabídla se otázka, zda není možné koupit balóny někdě blíže a vyhnout se tak nákladné dopravě. Narazil jsem na společnost RandomSolutions z Británie. Ceny mají přímo na webu, ale cenu poštovného jsem musel opět mírně složitě zjišťovat emailem. Doprava po Evropě stojí 35GBP!
Následovala kalkulace – 2x balón KCI-1200 a padák + doprava:
Kaymont = 2×65USD + 15USD + 50UDS = 195USD
RandomSolutions = 2x 62.95 GBP + 6.95GBP + 35 GBP = 167,85 GBP (přepočteno na 251USD)
Rozdíl je markatní a tak se uplatnilo pravidlo: “Je to sice dál, ale zato horší cesta” 
Balóny zakoupíme u Kaymontu.
Základní koncepce
Jan 20, 2010 Komponenty balónu
Projekt se skládá ze 4 základních částí:
- meteorologický balón plněný heliem (lze se dočíst i o plnění vodíkem, ale potom se stává manipulace a vypuštění poměrně nebezpečnou záležitostí, proto jsem ji zavrhnul)
- padák
- spojovací lanko
- náklad
Princip letu lze popsat takto:
Balón plněný heliem vynese náklad do výšky kolem 30km (dle velikosti a naplnění), kde je tlak již tak malý, že balon se několikanásobně zvětší a v určitou chvíli praskne. Náklad poté letí volným pádem k zemi a ve hladině, kde je hustší atmosféra se začne uplatňovat připojený padák. Ten potom náklad brzdí až do přistaní.
To je průběh, který nelze příliš ovlivnit. Atmosférické proudy objekt unáší.
Jaký balón je potřeba, jaký padák, jaké lanko a co bude obsahem nákladu je teprve nutné vyřešit.
Obsahem nákladu, ale musí být:
- záznam obrazu
- GPS přijímač polohy
- vysílač, který sdělí zjištěnou polohu pozemnímu týmu
- zdroj energie
Volitelné součásti jsou senzory, sekundární systémy.
Legalita letu a předpisy
Jan 15, 2010 Legislativa, Obecné myšlenky
První otázkou, kterou jsem se zabýval, je legislativa a zda je takový let balónu legální.
Při procházení dostupných informací jsem narazil na webu CBradia na jméno Ing. Pavel Žárský z ČHMÚ. Odpovídal na otázky ohledně jejich měření horních vrstev atmosféry pomocí balónů.
Neváhal jsem ho tedy oslovit s několika otázkami, které zde uvedu v bodech:
- potřebuje takový let povolení?
- co na to Řízení letového provozu
- jaké balony používá ČHMU
- predikce trajektorie objektu
Odpověd na sebe nenechala dlouho čekat a přinesla zajímavé, přínosné informace, ale i trochu pesimismu hned v prvním odstavci.
Dobrý den,
je potěšující, že se na mne obracíte s dotazy k Vašemu zajímavému projektu. Po více než 40-ileté praxi v aerologii jsem ale poněkud skeptický. Při realizaci takového záměru jsou potřebné nejen peníze a to “hodně”, ale i plno zkušeností, aby se náklady nešplhaly neúměrně vysoko. V této “těžké” době hospodářské stagnace se asi obtížně vyhledávají i ochotní sponzoři. Samotné Vaše nadšení nestačí. Okrajově sleduji zahraniční projekty podobného charakteru, většinou pod patronací universit, kde jsou často inspirací profesionální projekty, třeba NASA, pro měření fyzikálních vlastností horní vrstvy atmosféry, za mnoho milionů $.
Chvíli jsem nad tím odstavcem přemýšlel, ale nic to nezměnilo na mém pohledu na projekt. Naopak je to ještě větší výzva! S náklady je jistě nutné počítat, zadarmo to nejde, ale neúměrně vysoké být nemusí. Patrona v podobě univerzity nemáme, ale i tak vznikne zajímavý projekt.
V dalším textu osvětlil pan Ing. Žárský několik věcí:
- operativní povolování jednotlivých startů balonů ČHMU v pravidelných termínech již není třeba koordinovat s ŘLP (ovšem ve zprávě AIP, jsou jejich měření celkem přesně definována)
- ČHMÚ používá v posledním období pouze meteorologické balony japonské firmy TOTEX o velikostech 800 a 1200g, které jsou v současnosti považovány za nejvyšší standard pro aerologická měření
- není možné od nich koupit balóny, protože – cituji: “Sami máme málo”
- “Naše pracoviště se zabývá v první řadě získáváním dat z volné atmosféry a protože trajektorie letu balonu je danná okamžitým stavem spodních vrstev atmosféry, jsou to pro nás primární data a predikce letu je přímo pro naše pracoviště nezajímavá. Protože měříme v šestihodinových intervalech, při stabilním počasí se dráha od daráhy moc nemění. Místo dopadu padající radiosondy nás už vůbec nezajímá, což je ve Vašem případě to nejdůležitější.”
- bude velmi obtížné hledat po dopadu náklad, přirovnání jehly v kupce sena
V příloze potom zaslal část PDF dokumentu AIP, který popisuje místo vypouštění a další parametry jejich meteorologických sond – http://czanso.com/pdf/AIP_e5-3.pdf
V dalších dnech jsem si vzpomněl, že jsem na diskuzním serveru zahlédl i člověka, který pracuje přímo na Řízení letového provozu (ŘLP). Jeho prostřednictvím jsem tedy dostal odpověď na důležité otázky.
Ahoj,
v příloze posílám kousek z předpisu L-2 ohledně vypouštění balónů (dodatek 4).
Definuje, jaký balón je lehký a další podmínky provozu.
Obecná formulace je z par. 3.1.9 tohoto předpisu:
“Neobsazené volné balóny
Neobsazený volný balón se musí provozovat způsobem, který minimalizuje nebezpečí pro osoby, majetek nebo jiná letadla, a musí být provozován v souladu s podmínkami uvedenými v Dodatku 4.”Dále přikládám, co je psáno o meteorolog.balónech v AIP ČR, část ENR 5.3.1.
Zmíněné dokumenty jsou zde:
Balony se tedy klasifikují dle různých parametrů, ten náš spadá do kategorie NEOBSAZENÝ VOLNÝ BALON. Další podkategorie jsou potom lehký, střední, těžký.
S plánovanou hmotností 600-1000 gramů se snadno vejdeme do kategorie lehké.
Tags: aip, čhmu, legalita, Legislativa, predikce, předpisy, řlp
Představení projektu
Jan 1, 2010 Obecné myšlenky
Zdravím všechny fanoušky kosmonautiky, techniky a vědeckého bádání obecně
Když jsem 5.prosince 2009 procházel svoje oblíbené webové stránky, narazil jsem na jeden článek, který mě velmi zaujal. Nebyl dlouhý, ale jeho obsah odstartoval posloupnost událostí, který vede až k tvorbě tohoto webu a dalším článkům.
Nemohl jsem neupozornit na článek i další nadšence. Skupina španělských studentů vypustila meteorologický balón do výšky 98.000 stop (cca 30km) a pomocí fotoaparátu pořídila skvělé snímky na hranici vesmíru. Srdce musí zaplesat, co lze dokázat relativně amatersky. Navštívil jsem tedy svůj oblíbený diskuzní server nyx.cz a do klubu s názvem “Dobývání vesmíru a kosmonautika” napsal krátký příspěvek:
http://gajitz.com/dont-get-lost-in-the-heavens-mit-diy-space-balloon
neposleme taky nejaky cesky balon?
Po krátké diskuzi o možnostech v našich podmínkách jsem se rozhodl o této věci najít více informací. A není náhodou, že jsem ten den mnoho nenaspal Na první pohled to působí poměrně jednodušše, ale čím víc jsem o tom přemýšlel, tím víc se objevovalo problémů, nutných řešení, hranic, pochyb ale i výzev.
Prostě to všechno dohromady znělo jako fajn projekt!
V dalších dnech se ukázala i ochota dalších lidí projekt podpořit vědomostmi, nápady a dokonce i financemi. Jak tedy zní cíl? Vyfotit snímky Země ve výšce nad 30km s černým vesmírem v pozadí.
Fotka pořízená týmem HALO2 z výšky 29 447 m
V tuto chvíli mám už tolik poznatků, odkazů, tabulek, nástrojů a papírů, že je musím postupně vytřídit. Pro sebe i pro ostatní.
Možnosti, legislativa, balón, komponenty, gps, gsm, přenosy, antény, senzory, kamera, vypuštění, hledání, logistika, checklisty, pozemní tým atd. atd. To vše je potřeba vyřešit, objednat, zapojit, naprogramovat, odzkoušet.
Stay tuned!
Věřím, že projekt bude úspěšný a přinese nám fascinující fotky Země z výšky kolem 30km.
