Data zborului: 15 octombrie 2011
Durata zborului: 2 ore si 25 minute
Organizator: "Stiinta si Tehnica"
Indicativ APRS: YR1X-11
Inaltimea maxima
confirmata GPS: 35.292m
Distanta in
linie dreapta intre locul de lansare si locul de aterizare: aproximativ 120 km.
Coordonator
proiect: Catalin Beldea
Consultant
aerospatiale: Florin
Mingireanu
Localizare, telemetrie si recuperare: YO3KSR - Radioclub S.R.R.
Pe data de 15 octombrie 2011, la initiativa lui Catalin Beldea, fotograf si astronom amator, echipa revistei Stiinta si Tehnica a lansat un balon de inalta altitudine la peste 35000 m deasupra teritoriului Romaniei, Sarcina balonului a fost compusa dintr-o camera foto de 12 Mp, o camera video HD, o a doua camera video cu transmisie live in 2.4 GHz, un tracker APRS si un tracker GSM de rezerva.
Coordonatorul tehnic al proiectului a fost inginerul in tehnologii spatiale, Florin Mingireanu, cercetator la Agentia Spatiala Romana (ROSA), iar provocarea echipei de la YO3KSR a fost urmarirea in timp real a balonului si recuperarea nacelei in cel mai scurt timp posibil.
In cadrul unui astfel de experiment, alegerea unei zile favorabile pentru zbor este extrem de importanta, pentru ca, in caz de vreme nefavorabila, balonul risca sa se inscrie pe o traiectorie imprevizibila, putand fi transportat de curentii de mare altitudine in Dunare, in Marea Neagra sau dincolo de granitele Romaniei, astfel incat recuperarea lui ar deveni imposibila. Am ales zona Buzaului pentru lansare deoarece pe toate simulatoarele de zbor pe care le-am folosit acesta era singurul loc apropiat de capitala care ne garanta ca balonul, va reveni pe teritoriul Romaniei. In cele din urma ne-am hotarat la un camp situat intre orasul Mizil si localitatea Sahateni.
Asadar sambata, ne-am trezit cu noaptea in cap pe la ora 3, iar la ora 6 eram deja la locul de lansare. A doua echipa monta statia de sol amplasata strategic pe un deal mai inalt din apropiere. Dupa ce toate echipamentele au fost testate si amplasate in nacela, balonul a fost umflat cu heliu, apoi lansat la ora 9 si 4 minute. Pentru o greutate a nacelei de 1750 g, viteza de urcare a balonului a fost estimata la aproximativ 5 m/s.
Contrar opiniilor unor radioamatori, sistemul APRS a functionat in frecventa de 144.800 MHz, a transmis pozitia GPS (coordonate, altitudine, viteza, directie deplasare), cat si date de telemetrie (temperatura din nacela si tensiunea acumulatorilor) prin balize de tip MIC-E si APRS la intervale de 21 si 53 secunde. Initial au fost discutii legate de congestionarea retelei APRS din cauza tramelor transmise prea des, dar astfel toata lumea a putut urmarii traseul micului balon, fie prin radio, fie prin internet.
Datorita greutatii reduse, s-a folosit un tracker Byonics „Micro-Trak RTG”, setat la o putere de numai 4 W, si pentru o radiatie omnidirectionala fara nul pe verticala nacelei, o antena dublu dipol cu polarizare orizontala. Am cautat un GPS care sa poata functiona la altitudini de peste 18000 m, astfel am comandat modelul GPS4 de la Byonics, dupa ce initial primisem un GPS2. Atat echipamentul APRS cat si cel de transmisie video au fost alimentate din acumulatori Li-Ion cu un total de 7000 mAh.
Pe tot parcursul zborului, balonul a putut fi urmarit pe aprs.fi, pana la o altitudine de 274 m, unde fiind prea jos, nu a mai fost auzit de nici un digipeater. Statia de sol a receptionat ultima baliza la o altitudine de aproximativ 130 m, definind un perimetru mai restrans de cautare.
Conform datelor de telemetrie, tensiunea pack-ului de acumulatori Li-Ion care alimenta tracker-ul (11.1 V, 4000 mAh) a scazut de la un varf de 12.3 V la 12.06 V, se pot observa in primul grafic de mai jos variatile bruste de tensiune masurate in sarcina, la intrarea in emisie a trackerului.
In cel de-al doilea grafic se observa variatia temperaturii din nacela de la o maxima de aproximativ 16 ˚C pana la o minima de -20 ˚C. La altitudinea maxima atinsa de balon, temperatura a fost in jurul valorii de 9 ˚C. Temperatura minima a fost atinsa la coborare la o altitudine de aproximativ 8300 m.
Diametrul balonului la sol, in momentul lansarii, a fost de aproximativ 2 m. Cand a ajuns la altitudinea maxima in stratosfera la doua ore de la lansare, balonul avea diametrul de aproximativ 15 m. In jur de ora 11, din cauza unor curenti puternici, materialul din care era confectionat a cedat si balonul a explodat.
Prima masina de urmarire, un ARO 244 capabil de offroad, a avut montat un sistem tactic format dintr-o statie mobila Kenwood TM-D710 si un GPS AvMap Geosat 6, in timp ce pe a doua masina am avut Kenwood TH-D72 cu GPS-ul intern si laptop cu UI-View32. Si pentru ca totul a mers foarte bine in ziua respectiva, am avut probleme cu decodarea pachetelor de date pe TH-D72, probabil din cauza deviatiei de frecventa sau abaterilor de baudrate ale tracker-ului. Problema sa pare ca era cunoscuta de catre cei de la Byonics. Prin urmare am adoptat solutia de rezerva, internetul mobil si aprs.fi. Statia de sol a transmis pozitia balonului catre Romatsa la fiecare 5 minute, pana cand acesta a depasit culoarele de zbor ale avioanelor (pana la 10000m). Cooperarea intre echipe s-a realizat in UHF, in frecventa simplex 437.500 MHz, pentru a nu perturba receptia APRS.
Urmarind semnalul APRS transmis din nacela, am pornit din Sahateni spre Braila, prin localitatile Pogoanele, Tovarasia, Tandarei, Harsova, apoi am trecut Dunarea cu bacul peste bratul Macin la Frecatei.
Nacela a aterizat pe un camp langa satul Agaua din judetul Braila. Datorita parasutei, toate echipamentele din interior au ramas intacte, inclusiv antenele de emisie din exterior.
Scopul experimentului a fost obtinerea unui fotoreportaj si a unui documentar cu imagini din stratosfera. Totodata s-a reusit doborarea unui record est-european, balonul ajungand la o altitudine de peste 35000 m. Din pacate plafonul gros de nori a impiedicat transmisia live a zborului.
Initial, toti am crezut ca balonul s-a spart la 35304 m, dar dupa o analiza a datelor s-a lansat ipoteza ca balonul ar fi ajuns la o altitudine maxima de 35292 m, moment in care apare o perturbare a sistemului de urmarire, probabil datorate rotatiei necontrolate a nacelei, deci pierderea sincronizarii receptorului GPS. Revenirea sincronizarii apare la 15791 m, durata caderii fiind de 10 minute rezultand o viteza medie de cadere de la 35000 m la 16000 m de aproximativ 31 m/s. Daca se ia in considerare timpul de la explozie 35304 m la 15791 m de 40 secunde, rezulta o viteza medie de cadere de 487.8 m/s, adica o prabusire necontrolata de 1.4 ori viteaza sunetului, ceea ce este nerealist.
In graficul de
mai jos se poate observa o urcare constanta a balonului pana la 35000 m in aproximativ 115
minute. Apoi are loc „burst-ul” si GPS-ul transmite date eronate aproximativ 9
minute, dupa care se blocheaza (segmentul perfect vertical al graficului), resincronizandu-se
abia pe la 15000 m. Graficul nu este foarte precis din cauza ca este constituit din date APRS si MIC-E cu marci temporale diferite, asa cum au fost preluate de pe aprs.fi.
Echipa radioclubului YO3KSR a fost formata din: Doru YO3HTB, Adi YO3HJV (statia de la sol), Gore YO3IGR, Aurel YO3IBZ si subsemnatul, Vlad YO3IHG (statii mobile de urmarire si recuperare).
A fost o experienta interesanta pentru toti cei care am participat si speram sa o repetam. Data viitoare probabil vom folosi un sistem de transmisie video live intr-o frecventa mai joasa pentru a avea atenuari mai reduse si vom utiliza un modul GPS de calitate gen U-blox sau Trimble pentru o precizie mai ridicata.
Imagini de la lansare, urmarire si recuperare
Cateva poze de la statia de sol
Imagini surprinse de aparatul foto amplasat in nacela
Filmare HD din nacela
Multumesc si pe aceasta cale lui Pit YO3JW si Adi YO3HJV pentru certificatul pe care l-am primit din partea S.R.R.-ului.
Intreaga poveste a balonului o puteti citi in numarul 12 al revistei RadiomagazinYO.
Toate pozele se pot vizualiza pe site-ul radioclubului YO3KSR la sectiunea "radioamatorism".
Pe site-ul Adevarul TV puteti urmarii un mic documentar cat si o emisiune cu coordonatorii proiectului.
Articole aparute pe site-ul Stiinta si Tehnica si pe site-ul ROSA.
Pentru discutii referitoare la acest proiect intrati pe forum radioamator.eu
