Club Aurora

Твоят прозорец към космоса.

За полета на един балон и още нещо
4
Преди четири месеца аз и още неколцина ентусиасти неочаквано се забъркахме в нещо, което постепенно се превърна в същинско приключение. Приключение, чиято успешна развръзка... За полета на един балон и още нещо 4

Преди четири месеца аз и още неколцина ентусиасти неочаквано се забъркахме в нещо, което постепенно се превърна в същинско приключение. Приключение, чиято успешна развръзка беше под въпрос до последния момент

Нека да започнем с това кои сме ние и защо ни трябваше да изпращаме изследователски балон в стратосферата на 30 km височина! Не, ние не сме учени, нито пък страдаме от излишък на свободно време. Всички ние сме млади българи на по 20-30 години. Някои от нас са студенти, други вече са завършили и работят. Това, което ни обединява, е страстта ни към новото и неординарното. Ние искаме да докажем, че в България има хора, на които им харесва да правят наука в пълния смисъл на думата, искаме да допринесем за доброто име на страната ни, развивайки умения в една толкова престижна област като космическите технологии. Надявам се ще се убедите, като прочете докрай това, че вървим с малки, но уверени крачки към осъщестяване на нашите цели.

Събра ни инициативата „Космически предизвикателства“ на Сдружение Циолковски, която за трета поредна година се проведе в София. За тези, които за първи път чуват за това чудо, в общи линии програмата дава възможност на българските студенти да се запознаят със световни и наши специалисти от НАСА, ЕКА и др., които изнасят презентации с основите и най-новите постижения на науката и в частност – космическите изследвания. Въпреки че аудиторията влиза в пряк контакт с лекторите, на нея по принцип е отредена малко или много пасивна роля. Тази година обаче нещата се промениха и на нас обучаемите бе представена възможност да докажем на практика какво реално сме научили. На раменете ни беше стоварено едно истинско космическо предизвикателство. Как ви се струва да ви сложат в един отбор с непознати за вас хора и да ви натоварят със задачата да разработите и построите заедно в рамките на два месеца апарат, с който да проведете научни експерименти в стратосферата и да заснеме земята от тази височина? Апаратът може да бъде с тегло маскимум 1 kg и трябва да се издигне чрез метеорологичен балон до 30 km височина, което при температура от -70 градуса и нищожно налягане си е почти в космоса. Съответно техниката, която пращате, трябва да издържи суровите условия и да падне благополучно на земята, където да я откриете и приберете. Междувременно трябва да помислите и как да се представите пред общественосттта, да привлечете публичното внимание върху проекта си. И на всичкото отгоре е нужно да си осигурите административно разрешение за заниманието си и да убедите институциите, че не сте терористи 🙂 .Факт е, че на запад подобни експерименти се превъращат в любителско хоби – достатъчно е да потършувате из youtube и ще се натъкнете на някои спиращи дъха клипчета. Но в България такова нещо не беше правено и кой знае какви трудности щяха да ни сполетят.

Организаторите на инициативата мъдро ни бяха разделили на отбори, така че в един отбор да има хора, които се занимават с различни дейности, необходими за реален технологичен екип – компютърна техника, наука, комуникации, мениджмънт и пр. Преди всичко трябваше да измислим концепция за нашата мисия. И понеже това щеше да е първият път, в който се захващаме с такова нещо, аз и съотборниците ми от отбор Aврора решихме да я караме възможно най-просто и функционално и да заложим на издържливостта на компонентите. За целта ни трябваше някакъв мултифункционален уред, който извършва едновременно няколко ключови дейности – научни измервания, заснемане на повърхността и комуникация. Идеалният избор за това се оказа смартфон – използвайки подходяща програма, написана за ОС Android, ние настроихме уреда, така че автоматично да прави снимки на определен период от време. Освен това чрез същата програма щяхме да запишем интересна информация, регистрирана от сензорите на смартфона – акселерометър, компас, жироскоп и GPS. Така щяхме да раберем как се променя интензитетът на земното магнитно поле във височинана, на какви претоварвания по време на полета е бил изложен товара, как се изменя температурата на смартфона, как се разрежда батерията му с течение на времето. На всичкото отгоре, докато падаше, смартфонът щеше да започне да изпратща SMS-и с точните си координати, веднага щом откриеше мрежа, и така  щяхме да го намерим.

Моментът с откриването беше критичен и затова ние се застраховахме двойно по тази точка. Освен на GPS-a на телефона щяхме да разчитаме на още един GPS тракер, който също да изпрати  SMS c координатите си. Като краен вариант си пуснахме и абонамент за предплатена услуга на един от мобилните оператори, която дава информация за локацията на интересуващия ни GSM по данни от ретранслаторните клетки. В случая като нелоша алтернатива на GPS тракера можехме да използваме минирадиостанция – APRS (Automatic Packet Reporting System) тракер, която да сложим в товара. Плюсът на това решение е, че в реално време стават известни координатите и височината на балона и се постига независимост от GSM операторите. Допълнителното тегло обаче, както и оскъпяването на проекта, ни възпряха от тази идея.

Най-много ни безспокояха две неща – дали кутията с уредите ни ще издържи полета и най-вече падането, както и дали смразяващата температура няма да разреди за нула време батериите на електрониката. Поради спецификата на експеримента бе необходимо да направим дупка в кутията, през която камерата на смартфона да снима, а това означаваше, че смартфонът е най-уязвимият елемент. Щеше ли да стигне топлината, генерирана от процесора му, за да поддържа температурата на батерията над оперативния минимум? Единственият начин да разберем това беше чрез тест. За ограниченото време, с което разполагахме, се оказа невъзможно да намерим хладилна камера, поддържаща толкова ниска емпература. Плюс това беше много важно условията вътре в камерата да наподобяват максимално тези в реалната атмосферата на 30 km височина, което ще рече нулева влажност и нищожна плътност на въздуха. Затова се спряхме на компромисен вариант – обикновен домашен фризер при -25 градуса, но при нормалната плътност на въздуха, което създава и по-голям топлообмен, отколкото би имало в стратосферта. Резултатите бяха повече от окуражителни – оказа се, че в работен режим смартфонът издържа 6,5 часа на студа! Или с други думи със сигурност би оцелял в един двучасов полет с балона.

Кутията, в която щяхме да сложим нещата, я направихме от фибран с дебелина 25 mm и размери 25х25х25 cm. Листовете фибран залепихме със строително лепило и за допълнителна сигурност обвихме от всякъде кутията със свръхздраво трислойно тиксо. Вътре изградихме специални джобове от термоизолационен материал, в които стабилно да закрепим отделните уреди, а на дупката за камера сложихме прозрачно парче плексиглас, за да намалим въздушната циркулация с околната среда.

Идваше ред да помислим и за безопасността на полета ни. Тук трябваше да се погрижим за две неща – да гарантираме, че балонът ни ще бъде „видими“ за радиолокаторите на останалите въздухоплавателни средства и да се застраховаме от възможността силни въздушни течения да отвлекат балона ни прекалено далеч в нежелана посока. По първата точка решението беше да сложим един радарен рефлектор между кутията и балона, който да отразява излъчвани радиосигнали. Радарният рефлектор го направихме от три взаимнонапречни диска от здрав картон с диаметър 30 cm, облепени с алуминиево фолио. Оставаше да решим как да опазим балона си да не се отклони на голямо разстояние. По принцип опитът на хората, занимавали се с такива експерименти, показваше, че най-често балоните се отклоняват на 40-50 km от мястото на пуска. При неблагоприятни метеорологични условия обаче бе възможно балонът да измине стотици километри. И тъй като управлението на балон е невъзможно ни оставаше единствено контролът върху продължителността на полета му. Конструирахме прекъсващо устройство, което в даден момент да пререже въженцето, свързващо парашута с балона. По специално устройството се състоеше от елктронен таймер с аларма, която махнахме, и на нейно място сложихме един биполярен транзистор. При настройване за определено време (два часа) таймерът подава управляващ сигнал към базата на транзистора, който отключва верига, състояща се от 3V батерия и една нихромова жичка, намотана около въжето на балона. Жичката се нажежава значително, прегаря въженцето и освобождава товара от балона. Устройството беше направено и изпитано „на сухо“, но на по-късен етап се отказахме да го използваме, защото се оказа, че в чуждестранни метео сайтове публикуват детайлна прогноза за въздушните течения по височина и ние можем да подберем ден за пускането с идеални условия за целта. Освен това щяхме да спестим и от теглото на полезния товар, което е от жизненоважно значение за една подобна мисия.

Балонът (с тегло 800g на фирма Keymont) и парашутът (с диаметър 1,20 m на Rocketmen) поръчахме от Щатите, останалото го напазарувахме от България. Предварителните ни изчисления показваха, че при маса на товара 1 kg, балонът, запълнен с 2,5 куб.м. хелий, щеше да достигне 30 km за около два часа. След спукването му парашутът щеше да забави скоростта до 10 m/s, което би трябвало да осигури сравнително меко кацане.

Дотук добре – уж сме помислили за всичко, но работата ни стои суха и за неизкушените в науката – дори скучна. Време е да помислим и как да станем уникални, как да направим нещо, което със сигурност никой преди нас не е правил. Трудна работа, има ли изобщо нещо, което до сега да не е изпитано многократно и с много по-добра техника от нашата? Може би не, но ние сме се събрали, за да извлечем максимално удоволствие от работата си и положителни емоции по всички фронтове. А това, което със сигурност на никой не му е хрумвало, е да изпрати символично количество алкохол в стратосфера, с което после да полее успеха на мисията. Точно така, в полезния товар щяхме да вмъкнем и 50 ml уиски – при успешен завършек на проекта ни то щеше да се превърне в истинско космическо уиски, което да споделим с приятели.

Докато развивахме проекта си, трябваше да опипаме почвата как стоят нещата с административните наредби за нашия случай, за да няма проблеми в последствие. Въздушното пространство е обект на засилен контрол от властите и не може всеки да си прави каквото му хрумне там. Всъщност се оказа, че при пускане на малък изследователски балон българското законодателство не предвижда никакви особени нормативни норми. Напрактика обаче, както можеше да се очаква, нещата се развиха доста по-сложно и заплетено. Нищо не ни задължаваше към никоя институция, но все пак бе добре да уведомим, когото трябва, за намеренията си. „Когото трябва“ в случая беше Гражданската въздухоплавателна агенция – ГВА. Изпратихме молба към агенцията в писмен вид, в която описахме на кратко какво правим. От там стана ясно, че пускът на балона не може да се извърши къде да е и препоръчаха околностите на Пазарджик като подходящо място за целта, далеч от летища и въздушни трасета. Иначе нямаха нищо против. Освен това от ГВА ни насочиха и към Ръководство въздушно движение, за да уведомим и тях. Добре, но тъй като Пазарджик се намира на 30-40 km по права линия от военно-въздушната база Граф Игнатиево, привлякохме вниманието и на Министерство на отбраната, откъдето наложиха вето на нашите планове. Тъкмо бяхме почнали да се оглеждаме за нова подходяща локация, когато се оказа, че военните са поомекнали и изглежда са осъзнали, че не сме заплаха за сигурността на родината. Не без усилия и перипетии успяхме да изработим всичко необходимо в срок и към края на юли вече бяхме напълно готови за пуска.

Големият ден стана ясен – 4-ти август. Рано сутринта, беше събота, от София потеглихме една група от 6 – 7 коли. Освен нас балони щяха да пускат и другите два отбора от програмата „Космически предизвикателства“. Точното място, откъдето щяха да стартират балоните ни, беше едно тренировъчно игрище малко извън Пазарджик. Там ние разтоварихме техниката и всеки се зае трескаво с последните приготовления. Запечатахме кутията и вече идваше време да надуем балона, когато при последното ни позвъняване към администрацията се натъкнахме на неочаквана и болезнена греда. Изведнъж се оказа, че в ГВА въобще не знаят за нас и никакви молби не били получавали. А това при положение, че имаме писмено разрешение от същата институция. Наредиха ни да не правим нищо и да изчакаме нечие свише благоволение. Такова явно не се намираше, защото часовете напредваха, слънцето напичаше все по-жестоко, а нашите лица посърваха все повече. За съжаление песимистичните прогнози се оправдаха и към обяд ние потеглихме обратно към София, без да сме изпълнили мисията си. Най-лошото от цялата работа беше, че аз и съотборниците имахме и други ангажименти през месеца, така че в близките няколко седмици нямаше да можем да се съберем в пълен състав.

Наближи краят на август и ние подновихме борбата си с администрацията. Отново получихме разрешение, този път да се надяваме нямаше да има изненадани. На 1-ви септември за втори път се събрахме край Пазарджик. Времето беше идеално за нас – по небето нямаше и едно облаче, почти не подухваше, а за по-висока видимост бихме могли само да мечтаем. Паралелно с кутията се заехме и с балона – решихме, че този път каквото и да става няма да оставим бюрокрацията да провали полета ни. Запечатахме кутията със своя единствен пасажер – едно малко човече от „Лего“, привързахме я към балона и най-накрая станахме свидетели на това, за което всички бяхме вложили толкова време, труд и финанси. Балонът полетя стремително към небесния простор, към неизвестността, предаден изцяло в ръцете на провидението. За секунди се превърна в блестяща бяла точка, която щастливи и радостни като деца, наблюдавахме, докато синевата не я погълна напълно. Нямахме повече работа на игрището, махнахме се от там и отидохме да хапнем – следващите два часа щяха да преминат в напрегнато очакване. Минутите се изнизваха и ние все по-често поглеждахме часовниците си. Наближаваше моментът, в който трябваше да получим SMS, но толкова неща можеха да се объркат горе – дори при една обикновена софтуерна грешка усилията ни щяха да отидат буквално на вятъра. В 12:46 – два часа и двайсет минути след пускането, се чу телефонен звън – току-що бяхме получили един от най-желаните SMS-и в живота ни. Информацията от съобщението показваше, че кутията се е отклонила на двайсетина километра североизточно и в момента още пада. Разбира се, веднага се настанихме в колите си и отпрашихме от Пазарджик. Междувременно продължавахме да получаваме SMS-и на всеки 10 минути и така разбрахме, че към 13:10 кутията е кацнала в нивите между селета Овчеполци и Топли дол. Това, че продължавахме да получаваме съобщения, беше много добър знак – явно апаратурата ни беше оцеляла полета и падането. Междуселските пътища ни се струваха безкрайни, но все пак към 13:30 успяхме да се доберем до Овчеполци. Оставихме автомобилите на един черен път и тръгнахме пеша през полето под палещото слънце. Отдалеч приличахме на някаква ловджийска хайка, защото трябваше да покрием максимално голям периметър. Не след дълго забелязахме ярко проблясване между сухите треви – да, това беше радарният ни рефлектор! Затичахме към кутията. Тя си стоеше непокътната, все едно някой преди малко е минал от там и я е оставил. Дори не се беше преобърнала. Вътре също нямаше никакви поражения – всичко си стоеше здраво по местата, техниката все още беше изправна, смартфонът беше записал над 1000 снимки, а уискито беше приятно охладено. Първата ни стратосферна мисия беше завършила успешно.

Еmil Petkov

Емил е авиационен инженер, който се опитва да предаде тук своите знания и опит. Намира космоса за вълнуващо място и се интересува как чрез новите технологии ще се приближим до него.

No comments so far.

Be first to leave comment below.

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *