Club Aurora

Твоят прозорец към космоса.

Резултатите
5
По време на нашия полет ние направихме над 1200 снимки на България, както и различни измервания на околната среда – температура, интензитет на магнитното... Резултатите 5

По време на нашия полет ние направихме над 1200 снимки на България, както и различни измервания на околната среда – температура, интензитет на магнитното поле, ускорения по време на полета и темп на разреждане на батерията на смартфона.

1. Снимките

Това със сигурност беше най-вълнуващата част от мисията ни. По долу може да разгледате някои от първите снимки на България от близкия космос. С постигнатите резултати твърдо доказахме, че с непрофесионална техника (в нашия случай – камерата на смартфон) и скромен бюджет могат да се правят снимки, които спокойно конкурират сателитните изображения, така че биха представлявали интерес за нуждите на бизнеса и земеделието.

 

 Тази снимка показва в един кадър Пловдив, Родопите и част от Бяло море с островите Тасос и Самотраки. Тя е заснета малко след спукването на балона ни.

Това е панорама на Горнотракийската низина, която направихме като „сглобихме“ в едно изображение различни снимки и показва какво би видял човек, ако погледне надолу от 30 km височина. В горната част е Средногорието, а в долната – Родопите.

Пазарджик и къпещото се в Марица слънце 🙂

Тук виждаме част от Средна гора в района на Панагюрище и мините на „Асарел-Медет“.

Родопите, яз. Белмекен и поречието на Марица

Яз. Пясъчник.

Река Марица при землището на село Звъничево край Пазарджик.

2. Научните измервания

Прецизни измернания се правят със скъпи уреди – факт. Така например един що годе качествен магнитомер би ни струвал колкото целия бюджет за мисията ни. За щастие обаче се оказа, че дори такъв тривиален уред като смартфона може да разкрие достатъчно много интересна информация.

Тази графика показва основното ни магнитно измерване, като по абсцисната ос е нанесено времето от начало на полета, а по ординатната – интензитетът на магнитното поле В в μТ. Интензитетът на земното магнитно поле се променя  в зависимост от географската ширина, като най-големи стойности се регистрират в районите около земните магнитни полюси. Тъй като земните магнитни полюси са в непрекъснато движение, то стойността на В за дадена г.ш. също се изменя с течение на времето. Към 2010 г. интензитетът на земното магнитно поле е около 47μТ за района на България. Както се вижда от нашата графика, средната стойност на измерените от нас стойности чрез магнитомера на смартфона е около 45μТ, което означава, че е постигната една задоволителна точност на измерванията. Освен това графиката показва, че с издигането на балона не се наблюдават съществени изменения на регистрираните стойности с нашия уред – т.е. интензитетът на земното магнитно поле остава сравнително постоянен във височина поне до 30 km. Флуктуациите на графиката се дължат на различни причини, които трудно биха могли да бъдат анализирани поотделно. Например наблюдава се някаква зависимост от температурния профил на атмосферата във височина, което няма отражение върху магнитното поле, но оказва влияние върху измервателната електроника на уреда. Пикът в 7400-ната секунда съвпада с пукането на балона и би могъл да се дължи на влиянието върху сензора от по-интензивните ускорения, на които е подложен смартфона в това време.

На тази графика виждаме как се е променяла работната температура на смартфона, регистрина от сензор под батерията му, с промяна на височината. Добрата новина е, че в нито един етап от полета тя не пада под 0 гр. по Целзий, което означава, че не се нарушава нормалната работоспособност на апарата. Оказва се също така, че получената странна крива е в качествено съответствие с температурния профил на атмосферата във височина. Според него първоначално на всеки 1000 m температурата намалява линейно с 6,5 гр С до достигане на височина 11 km, където се намира тропопаузата – границата между тропосферата и стратосферата. След тази височина до около 20 km се наблюдава изотермия, което ще рече, че температурата се запазва постоянна. По нататък температурата започва да се увеличава с по1-2 градуса на km.

 На тази  картинка сме представили сравнение между общоприетия температурен профил на атмосферата и това, което сме регистрали по време на изкачване и по време на падане.

Тази графика дава информация, която сме регистрирали чрез акселерометъра на смартфона. Сензорът има възможност да определя на какви ускорения е подложен апаратът по трите оси. Когато смарфонът е оставен в покой на негоще му действа само нормалната реакция от силата на тежестта и съответно ще се отчита стойност само по едната ос, равна по големина на земното ускорение (9,81 m/s^2). На графиката с червената линия е показано ускорението, действащо на апарата по близка до нормалната към земната повърхност ос , а сумарното ускорение по трите оси е дадено със синията линия . За по-удобно сме привели регистрираните ускорения към земното ускорение g и данните са показани в g единици. И така, по време на издигането, което става с постоянна скорост, няма съществени скокове на ускорението и стойностите му се колебаят около 1g. Ситуацията обаче драматично се променя при пукането на балона. На долната графика сме показали по подробно тъкмо моментите след спукването.

Ускорението на смартфона, а и на цялата кутия, започва да се колебае между 0g и 2g. Обяснението – след спукването на балона за един кратък момент кутията е в състояние на свободно падане, а свобдното падане се характеризира с нещо наричано безтегловност, така че акселерометърът би трябвало да отчита именно 0g. Ако нямахме парашут това състояние щеше да запази и сензорът щеше да продължи да отчита 0g. Парашутът обаче забавя скоростта на кутията и в следващите секунди системата парашут-кутия напрактика представлява едно махало, при което периодично се редуват моменти с високи ускорения и моменти с ниски. От графиката виждаме, че това трептение бързо затихва, но до около 8500-ната секунда средната стойност на ускорението остава по висока от 1g, тъй като именно в този период става най-голямото забавяне на скоростта от над 100km/h при спукването на 30 km височина до 30 km/h на 8000 m височина. Под тази височина спускането е до голяма степен равномерно и затова ускорението отново започва да се доближава до 1g. Следващият пик е регистриран при приземяването, но интересно е да се отбелижи, че по стойност той е по-слаб от пика при спукването. Това ни води до заключението, че най-голямото претоварване и следователно най-опасните моменти за една мисия като нашата, от гладна точка на якостта на конструкцията на товара, са не при приземяването, а горе – при спукването на балона.

Тук е показан темпът на разреждане на батерията. Веднага се набива на очи, че батерията се разрежда по линейна зависимост, която не зависи от температурата на външната среда. Както видяхме на графиката на работната температура в смартфона, в нито един момент от полета не излизаме извън температурния експоатационен диапазон на апарата, така че тази зависимост не е изненада. Всъщност след като открихме кутията разбрахме, че в батерията на смартфона е останал достатъчно заряд за още около час работа.

Тази графика показва темпът на набиране на височина по данни от gps сензора на смартфона. За съжаление, както повечето gps приемници, той е ограничен да работи до около 18 km и затова нямаме информация за положението на кутията след тази височина. От графиката не е трудно да се определи, че постигната скороподемност на балона е 4 m/s, като тя се запазва постоянна по време на издигането.

На тази графика пък се вижда темпът на спускане на кутията след спускането на кутията. Поради gps ограничението отново не разполагаме с данни над 18 km. За разлика от зависимостта при издигането, която е линейна, тази се изменя по параболична зависимост. Това се дължи на факта, че при големите стратосферни височни от 15 до 30 km въздухът е доста разраден и съответно парашутът не може да създаде толкова голямо съпротивление, така че кутията пада доста бързо. Едва при навлизане в плътните слоеве на тропосферата се придобива сравнително постоянен темп на спускане от около 8 m/s (почти 30 km/h).

На тази карта сме показали траекторията на балона ни в полет. Там, където  траекторията става права линия, не разполагаме с информация за позицията на балона, защото височината му е над 18 km.

 

На това изображение даваме триизмерна представа за траекторията на балона ни от 0 до 18 km в среда на Google Earth.

 

Тук е същото, само че за спускането.

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.

  • lpetrov

    21.октомври.2012 #1 Author

    Къпещото се в марица слънце 😉

    Отговор

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