Zimní aktuality
Jan 1, 2011 Komponenty balónu, Legislativa, Obecné myšlenky, Software
V tomto článku shrnu, co se dělo v posledních několika týdnech v našem projektu. Na přelomu října a listopadu se objevilo poměrně příznivě vypadající launch window, časové okno s příznivými podmínkami větru a počasí pro start. Na projektu ovšem nebylo vše hotové a otestované tak, jak jsme si plánovali. Teoreticky se dalo ve 14 dnech při velmi intenzivní práci elektroniku a celý payload dokončit, ale nebyl by čas pro testování. To je kritická část.
Po delší úvaze jsme se rozhodli neuspěchat vypuštění balonu a potencionálně ohrozit vložené postředky finanční i časové. Ostatně cílem je uspět, ne stihnout konec roku.
Následoval poměrně rychlý nástup zimního počasí a s ním spojených mrazů a sněhu. V takovém prostředí jsou venkovní testy obtížné.
V čem jsme tedy postoupili:
- kolega Honza připravil Yagi anténu pro pozemní tým, nyní teoreticky v plánu ještě vylepšená verze s větším ziskem
- v pořadí je anténu typu delta loop, která přijde na spodek boxu a která má pro nás výhodný vyzařovací diagram
Deltaloop vyzařovací diagram
- kolega Martin Sekera připravuje obecné programové třídy pro XBee, GPS a GSM hardware, které pravděpodobně později zveřejním i ostatním
- kontaktoval mne pan Bc. Aleš Böhm, DiS, vedoucí referátu bezpilotních systémů, odbor standardizace a regulace, Úřad pro civilní letectví ČR a upozornil na nepřesnost námi zjištěných informací ohledně povolení k vypuštění – více v dalším článku
- předělávám hlavní stránku webu czanso.com, která bude také obsahovat google maps realtime sledovací aplikaci, kde bude vidět umístění balonu, jeho parametry (výška, rychlost atd.) a další letové informace
- vyvíjíme i sekundární cut-down bezpečnostní zařízení, které by pracovalo na mechanickém principu – odpojení táhlem, servem. Ve finální verzi hliníková trubička, hliníková tyčka a skrz navrtný otvor protažen kolík, který se uvolní na pokyn servem. Tato varianta není zdaleka tak energeticky náročná jako odstřih elektrický. První prototyp, omluvte kvalitu:
Čekejte další články 
terý se uvolní na pokyn servem. Tato varianta není zdaleka tak energeticky náročná jako odstřih elektrický.
Tags: news
Struktura projektu czANSO
Nov 8, 2010 Obecné myšlenky
Náš projekt se neustále rozvíjí, máme stále víc dat a je potřeba udržet přehlednost a logické členění informací. Proto jsem se rozhodl popsat současnou strukturu:
Hlavní stránka – http://czanso.com
Je v současné době chudá a pouze představuje základní fakta – právě ji předělávám. Nová verze bude obsahovat i Mission Launch Control – informace o startu balonu přímo v sobě. Bude CZ/EN informovat o základních věcech: kdo jsme, co děláme a co se nám povedlo.
Blog – http://blog.czanso.com
Jednotlivé články chronologicky popisují náš příběh, myšlenky, vývoj a testování pro širokou veřejnost, zatím pouze česky. V komentářích se mohou čtenáři zapojit a doplnit údaje nebo přispět svým nápadem.
Forum – odkaz na požádání
Interní forum členů, kteří mají o problematiku hlubší zájem a mohou svou zkušeností, nápady nebo zdroji přispět k dosažení našeho společného cíle. Probíhá zde věcná diskuze, plánování a obecně řešení projektu.
Video na Vimeo- http://vimeo.com
Z vývoje a testování jsem pořídil nějaké skromné videozáznamy. Ty zajímavější tam teprve přibudou!
Fotky na Flickr – http://flickr.com
Již od začátku vkládám fotky na Flickr a věřím, že fotka vydá za spoustu slov, takže jich ještě spousta přibude…
Fanoušci na Facebooku - http://www.facebook.com/czanso
Stránka czANSO na Facebook je otevřena všem, kteří mají zájem vyjádřit nám podporu, sledovat aktuální dění nebo jenom po očku přihlížet. Všichni jsou zváni .)
Tags: blog, czanso, facebook, fb, flickr, forum, fotky, fotogragie, video, vimeo
10 let stanice ISS v číslech
Nov 4, 2010 Obecné myšlenky
Již celou dekádu obíhá kolem naší planety mistrovské dílo lidského inženýrství – Mezinárodní vesmírná stanice (ISS). Dovolil jsem si proto věnovat jeden článek na našem blogu tomuto dílu, které zaslouží obdiv všech obyvatel naší planety.
Data pocházejí z článku 10 years of the International Space Station: By the numbers.
57,631
celkový počet oběhů stanice ISS s lidskou posádkou na palubě
90 minut
množství času, které zabere jeden oběh stanice kolem naší planety
4.8 mil za sekundu (7.72 km / s)
rychlost, jakou stanice Zemi obíhá
14
počet východů a západů Slunce během jednoho “dne” na stanici ISS
220 mil (354 km)
vzdálenost od povrchu Země
100 miliard dolarů
množství peněz, které bylo potřeba na výstavbu a údržbu vesmírné stanice – čímž se tento objekt stal jedním z nejnákladnějších, které kdy byly postaveny
(polovina prostředků pochází z USA)
15
počet zemí, které se na stavbě podílely
361 stop (110 metrů)
celková délka stanice ISS – lze přirovnat k délce fotbalového hřiště
33,023 kubických stop (935 metrů krychlových)
objem interiéru vesmírné stanice – odpovídá 1.5 násobku objemu letadla Boeing 747
14
počet obytných modulů – pokojů, které v podstatě tvoří ISS
136 dní
délka pobytu prvních obyvatel – americký a dva ruští astronauti strávili tento čas na stanici po jejím zprovoznění v roce 2000
803 dní
rekordní množství času – 2 roky a 2 měsíce – strávil ve vesmíru ruský astronaut Sergei Krikalev – nejprve na stanici Mir a poté na stanici ISS
6
počet obyvatel, které typicky má současné době stanice – každý z nich stráví na stanici 6 měsíců
13
největší počet lidí, kteří byli v jednu chvíli na stanici – stalo se tak 17. července 2009 během návštěvy raketoplánu Endeavour, je to rekord skrze všechny vesmírné lodě
200
počet astronautů, kteří navštívili ISS, včetně miliardáře “vesmírného turisty” Dennise Tita
400
počet vědeckých experimentů na palubě během poslední dekády
1
počet cvičebních zařízení na palubě pojmenovaných po moderátorovi americké televizní stanice Comedy Central 
Komik Stephen Colbert vyzval fanoušky svého pořadu, aby pro něj hlasovali v online hlasování – a vyhrál. Běhací pás tak získal název “The Combined Operational Load-Bearing External Resistance Treadmill” (C.O.L.B.E.R.T.) a je součástí ISS od září 2009.
2020
rok, ve kterém může být stanice vyřazena z provozu
czANSO Mission Launch Control
Sep 16, 2010 Obecné myšlenky, Vypuštění balónu
Pro informace o celkovém stavu projektu a datumu startu jsem vytvořil jednoduchou stránku
czANSO Mission Launch Control
Jsou zde zobrazeny stavy jednotlivých částí a odpočet do plánovaného startu, který se ale může měnit – předpověď počasí je na víc než týden velká neznámá. Zůstaňte u svých přijímačů
Příjem pozice, GPS moduly a jejich omezení
Feb 15, 2010 Komponenty balónu, Obecné myšlenky, Principy a limity
Minule jsem popisoval výběr přenosového systému telemetrie. Primární obsah přenášených dat je pozice balónu.
Global Positioning System, zkráceně GPS, umožňuje zjistit přesnou polohu a čas kdekoli na Zemi. A to nejen na povrchu, ale i ve výšce. Dobře pro nás …
Mezi veřejností není příliš známé, že GPS systém provozuje Ministerstvo obrany Spojených států amerických a všechny potřebné finanční prostředky na provoz (kolem 800 milionů dolarů ročně) pocházejí z rozpočtu USA.
Původně byl systém plánován pro 24 družic, dnes jich je maximální možný počet a to 32. Družice obíhají na střední oběžné dráze ve výšce 20200km nad Zemí. Nebudu vypisovat podrobnosti principu GPS systému, ten lze najít na mnoha a mnoha webech.
GPS družice - zdroj wikipedia.org
Zastavím se u části, která je důležitá pro náš projekt. Uživatele systému GPS lze rozdělit do dvou skupin: autorizovaní uživatelé a ostatní uživatelé.
Autorizovaní uživatelé jsou v podstatě pouze členové armády USA. Ti mají k dispozici zaručenou vyšší přesnost. Musí ovšem znát dekodovací klíče.
Ostatní uživatelé jsou všichni v civilním sektoru. Do této oblasti spadá veškeré použití, které pravděpodobně znáte.
Tento signál je tedy dostupný všem, bohužel i těm, kteří by jej mohli využít pro navádění zbraní – mezikontinentálních a jiných střel – s cílem destrukce. Proto byla zavedena COCOM omezení.
V systému GPS to znamená následující: přijímač GPS se musí vypnout pokud je přesažena výška 60 000 stop (18km) a zároveň rychlost vyšší než 515 m/s.
To by nebyl problém, protože oba limity najednou balón zcela jistě nepřekročí. Problém je v tom, že někteří výrobci GPS modulů si pravidla vyloží přísněji a přijímač se vypne při překročení jedné z těchto hranic. Pro nás by to znamenalo, že by se GPS přijímač vypnul ve výšce nad 18km.
Naštěstí existují i moduly, které COCOM omezení interpretují správně a jsou použitelné i ve výšce 30km. Takové tedy hledáme.
Při hledání informací narazil Martin na velmi zajímavou tabulku přijímačů, které prošli testem 60K feet. To nás tedy přivedlo k výrobci Trimble.
Prvním kandidátem přijímacího modulu GPS je:
12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS - zdroj sparkfun.com
12 Channel Lassen IQ GPS Receiver with DGPS, ke kterému je zapotřebí ještě konektor Lassen iQ SMD Mating Header, kabel Interface Cable SMA to Lassen IQ Hirose HFL a anténa Antenna GPS Embedded SMA.
Celková cena těchto komponent je 80USD. Problém spočívá zejména v titěrných rozměrech komunikačního konektoru. Bude zapotřebí vyrobit spojovací desku a to bude stát čas a další prostředky.
Poté jsem nalezl podstatně novější modul od stejného výrobce, který je navíc osazen na desce:
Copernicus DIP Module - zdroj sparkfun.com
Copernicus DIP Module a k němu anténa Antenna GPS Embedded SMA. Cena těchto komponent je 87USD. Bohužel není v době psaní tohoto článku tento modul skladem a není známé, kdy bude.
Rozhodnutí, který modul zvolíme tedy zatím odsouvám.
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.
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.
