Vyhodnotenie testovacích letov STS-3

Máme za sebou skvelý vikend, počas ktorého sme splnili náš cieľ – otestovať nový letový hardware. Sobotné ráno začalo prípravami na prvý let STS-3. Keďže sme štartovali z bydliska nášho šéfa Hjústonu Dana OM1ATS, neboli potrebné rozsiahle prípravy prijímacej a dekódovacej techniky ako v Hjústone v Považanoch. Stačilo len vymeniť batériu v testovanej vzorke tracker hardware, nafúknuť fóliový balón a vypustiť.

S týmto malým balónom sme nemali žiadne skúsenosti. UKHAS ho bežne využíva na testovacie “pico” lety pre náklady s veľmi nízkou hmotnosťou. Dokonca v ten istý deň na tom istom balóne letel náš poľský priateľ Tomek SP9UOB, s ktorým sme boli v kontakte. Jeho náklad skončil bohužiaľ na vysokom smreku.

Po malých problémoch s vetrom sa nakoniec strieborný balón vzniesol k oblakom.

Stúpal rýchlosťou cca 1.5 m/s. Vďaka striebornému povrchu sme balón mohli vizuálne sledovať až do výšky zhruba 2000m dokonca aj voľným okom. Po dosiahnutí výšky cez 5560m balón začal klesať, predpokladali sme, že podľa očakávaní praskol. No rýchlosť klesania zhruba 1 až 2 m/s nenasvedčovala tomu, že by došlo k úplnému roztrhnutiu balóna. Po pristátí pri Horných Lefantovciach sme sa rozhodli, že vyrazíme náklad dohľadať. Dohľadanie pôvodne v pláne nebolo, ale kedže náklad nezaletel príliš ďaleko a zaujímalo nás, čo sa stalo s balónom, vyrazili sme.

Dohľadanie bolo pomerne jednoduché. Antény a rádiá Danovho domáceho Hjústonu zachytili poslednú polohu STS-3 vo výške 377m. Po zaparkovaní sme vyšli na pole, kde sme predpokladali pristátie podľa dráhy letu. Brodili sme sa mokrým vyrasteným obilím a o chvíľu sme v diaľke zbadali strieborný balón.

Ešte pred vyštartovaním na dohľadanie prebehla v teame krátka porada, výsledkom ktorej bolo rozhodnutie, že ak sa podarí úspešne náklad dohľadať, tak v ten deň poletíme ešte raz. Po návrate sme preto vymenili batériu v trackeri a pripravovali ďalší štart. Mali sme k dispozícii aj malý latexový balón, ktorý mal náklad vyniesť do väčšej výšky, ako predtým fóliový. Keďže sa jednalo o balón, ku ktorému sme bohužiaľ nemali žiadne infomácie o maximálnom výškovom dostupe, odhadli sme ho zhruba na 18km. Túto hranicu sme chceli dosiahnuť, aby sme otestovali nový GPS chip v trackeri. Tiež sme chceli nafúknuť balón tak, aby sa dostal do režimu float, kedy by po vystúpaní zostal v určitej výške unášaný vzdušným prúdením čo najďalej.

Keďže sme predpokladali, že dosiahneme väčšiu výšku ako s fóliovým balónom, museli sme upraviť tepelnú izoláciu nákladu. Tiež sme pridali ďalšiu batériu, aby sme zdvojnásobili kapacitu napájacieho zdroja. O pár minút na to bol balón vo vzduchu. Stúpal rýchlejšie ako sa predpokladalo, takže sme tušili, že float režim nedosiahneme. Balón dosiahol výšku cez 22000m a praskol. Náklad pristál v lese neďaleko obce Súľovce, len niekoľko km severne od miesta pristátia prvého letu. Dano aj po pristátí stále prijímal signál z trackera, napriek tomu, že na miesto pristátia nemal vobec rádiovú dohľadnosť. To, že bolo signál počuť aj po pristátí bolo jasným znakom toho, že náklad nie je na zemi, ale ostal na strome.

V ten deň sme už dohľadávať nešli. Na druhý deň v nedeľu som sa rozhodol, ze pôjdem “obesenca” STS-3 aspoň pozrieť. Náklad pristál ale v takej výške, že nebolo možné naň ani pomocou dvoch zhruba 5 metrových nadpojených rybárskych prútov dosiahnuť.

IMAG0339

Sólo akciu som preto v ten deň ukončil s tým, že sa na miesto určite vrátime viacerí a pokúsime sa náklad zo stromu zvesiť.

V pondelok Dano hlásil, že signál z nákladu stále prijíma, aj ked trošku slabšie. Takže bola šanca, že búrka a silný vietor noc predtým náklad na strome posunul nižšie. Po krátkej a rýchlej porade s Petrom sme zorganizovali záchrannú akciu č. 2 . Na miesto sme dorazili okolo 19-tej. Peter uznal, že náklad je skutočne privysoko a že “toto nebude ľahké” . Mal pravdu.

IMG_7160

 

Náklad bol v takmer rovnakej polohe, ako deň predtým. Zmena bola len v tom, že sa stihol zachytit ešte aj o vedľajší strom. Hneď sme sa pustili do výroby tzv. SondeKillera – nástroja zloženého z rybárskych prútov, teleskopickej palice a náhodného dreveného konárového materiálu. (killer preto, lebo čepeľ na konci vyzerá hrozivo). Podarilo sa nám zostrojiť asi 13 metrové laminátovo-hliníkovo-drevené monštrum ukončené čepeľou z nožíka. Manipulácia s takouto opachou bola veľmi obtiažna.

IMAG0344

IMG_7165

 

Svetla v lese a síl v naších rukách ubúdalo. Až sa nám na n-tý pokus podarilo omotať nylonové lanko nákladu okolo posledného dielu sondekillera s čepeľou. Čepeľ napriek svojej ostrosti ale nerezala. Pomaličky sme preto začali za lanko tahať, až sme náklad uvoľnili. Prepadol pomedzi konáre, ale akoby sa mu stále nechcelo pristáť na pevnej zemi, zvyšok lanka sa ešte stihol zamotať o ďalší konár. Našťastie už v takej výške, že sme ho bez problému dokázali chytiť.

 

IMG_7166

IMAG0348

 

Čo sa podarilo ?

  • otestovať využiteľnosť a dostup malých balónov
  • otestovať nový ultraľahký pico tracker – tracker bez problému vysielal počas oboch letov. Signál dekódovalo viacero staníc, dokonca aj z Poľska a Rakúska. Držiteľom rekordu vo vzdialenosti je Artur SP3OSJ (Poľsko), ktorý prijímal signál z druhého letu až vo vzdialenosti 540km.
  • nový GPS chip pracoval bezchybne aj vo výške nad 18km (otestovali sme nastavenie Dynamic Mode na uBlox MAX6)
  • otestovať správanie sa nového rádiového modulu naladeného na rádioamatérsku frekvenciu 438.02 MHz (na vysielanie na tejto frekvencii potrebujete rádioamatérske povolenie), mimo frekvencií, kde hrozí rušenie od diaľkových ovládačov áut a pod. Modul spolu s celou elektronikou pracovali aj pri teplotách pod -18 st.C.
  • menič napätia z 1.5V na 1.8V fungoval spoľahlivo, Na dve batérie nákladu druhého letu STS-3 (dve AA 1.5V baterie paralelne) dokázal náklad vysielať okolo 51 hodín!
  • v súvislosti s novými prvkami v elektronike sa upravoval aj samotný softwarový kód, takže sme otestovali spoľahlivosť kódu
  • dvakrát dohľadať náklad

 

Čo sa nepodarilo ?

  • dostať balóny do float režimu a tým “stratiť” tracker hardware :-)

 

Trasy letov STS-3

tracker_mapa

 

Poďakovanie na záver

  • časti STSPROJECT teamu za príjemne strávený víkend (Dano, Peter, Braňo, Juraj)
  • Danovi OM1ATS a jeho priateľke za poskytnutie domáceho prostredia pre štarty STS-3, za pohostenie, ale aj za to, že ma presvedčil, že napájací menič bude fungovať
  • Robovi za poskytnutie vodíka
  • Petrovi za asistenciu pri zdolávaní “obesenca” do neskorých nočných hodín
  • Tomekovi SP9UOB za spropagovanie letov v Poľsku a “mobilizáciu” poľských rádioamatérov
  • všetkým, ktorí prijímali a dekódovali signál z STS-3
  • všetkým z UKHAS za podporu ako vždy
  • medveďom v lese, že si nás nevšímali :-)

Foto z STS-3

PICO náklad pripravený

Tracker nákladu STS-3 je pripravený na zajtrajší štart. Prebiehajú posledné testy výdrže batérie. V normálnych podmienkach /vnútri a vonku/ zatiaľ tracker vydržal fungovať vyše 19 hodín a batéria stále nie je vybitá.

Dlhá výdrž batérie bude dôležitá v prípade float režimu balónu.

Použitie malého balóna znamenalo aj popasovať sa s pokiaľ možno čo najmenšou hmotnosťou nákladu. Náklad má neuveriteľných 38 g !

IMAG0322

 

IMAG0323

IMAG0324

IMAG0327

IMAG0328

IMAG0333

Technické detaily a sledovanie STS-3 PICO TEST

Napriek tomu, že tento testovací let nebude verejnou akciou, polohu balóna STS-3 bude možné sledovať na známom mieste UKHAS spacenear.us  . V tomto trackeri sa zobrazuje aj predpokladaná rádiová dohľadnosť nákladu, takže ak sa rozhodnete prijímať signál z balóna, skúste sledovať, či ste už v dosahu.

Predpokladaný dátum a čas vypustenia je 18. mája 2013 o 11:00 miestneho času.  Náklad bude nesený malým fóliovým mylarovým balónom naplneným vodíkom. Maximálny dostup takéhoto balóna je cca 4 km. Nejedná sa o meteorologický balón. Vzhľadom na menšiu dosiahnutú výšku bude zrejme aj dosah signálu z balóna menší ako v prípade letov do stratosféry.

V subminiatúrnom náklade bude náš nový RTTY tracker napájaný len jednou AA lítiovou 1.5V batériou. Používame v ňom uBlox MAX 6Q GPS modul, rádiový modul RFM22B a ATMEGA328P procesor. Napájacie napätie je 1.8V, ktoré získavame step-up meničom.

rtty_v30

Náklad po vypustení bude možné dekódovať ako obvykle programom dl-fldigi. Návod v slovenčine nájdete na UKHAS stránkach.

Je možné, že tento náklad nebudeme dohľadávať v prípade, že bude vzdušným prúdením zanesený príliš ďaleko.

Detaily k telemetrii

Flight: STS-3 PICO TEST:STS-3

Freq: 438.020 MHz USB

TX Power: cca 10 mW

UKHAS protocol RTTY, 300Bd, 7N2, 450 Hz shift – v programe dl-fldigi stačí vybrať let STS-3 PICO TEST a kliknúť na Autoconfigure.

Každých 20 paketov bude náklad vysielať aj rádioamatérsku značku v texte DE OM13STS OM13STS .

 

Príklad správne prijatého paketu

$$$$STS-3,2117,09:11:41,48.622272,17.720379,00228,002,1.45,36.5,09*2C2F

STS-3 – callsign letu

2117 – poradové číslo paketu

09:11:41 – GPS UTC čas

48.622272,17.720379 – GPS súradnice

00228 – GPS výška v metroch

002 – GPS rýchlosť v km/h

1.45 – napätie batérie vo Voltoch

36.5 – teplota vnútri nákladu v st. Celsia – je meraná teplota RFM22B chipu, skutočná teplota bude nižšia

09 – počet viditeľných GPS satelitov

*2C2F – kontrolný súčet paketu

Správnosť nastavenia dekódovania si môžete overiť po stiahnutí tohoto audio súboru a jeho prehratí v dl-fldigi  /File-> Audio -> Playback/. Počas testovania sa prosím prepnite do OFFLINE módu. Správne zdekódované pakety sú totiž hneď posielané do spacenear.us trackera.

Naopak, počas letu prosím nezabudnite nastaviť Online mód /DL -> Client Online /, pomôžete tým v sledovaní nákladu.

 

 

 

Plány STSPROJECT teamu na najbližšie obdobie

rtty_v30

Od posledného letu STS-2 SME v stratosfére už ubehlo pár mesiacov. Počas tejto doby ale team nezaháľal a pracoval na prípravách ďalších experimentálnych letov.

Nahliadnite do našej “kuchyne” aby ste vedeli, na čo sa môžete spolu s naším teamom tešiť. Na najbližšie obdobie pripravujeme vypustenie troch balónov.

Prvý z nich – interný testovací let STS-3 PICO TEST by sa mal konať už tento víkend 18. mája 2013 /podľa počasia/. Bude sa jednať o neverejný štart len za účasti členov teamu. Cieľom tohoto letu bude experiment s fóliovým malým balónom – tzv. super pressure flight.  Balón váži zhruba 37 gramov a je zhotovený zo striebornej fólie. Hmotnosť nákladu, ktorú tento balón dokáže uniesť je približne 60 gramov. Náš náklad by mal mať hmotnosť okolo 40 gramov. Dostup tohoto balóna by mal byť maximálne cca 4000m. Vyvinuli sme opať úplne nový hardware pre sledovanie polohy balóna. Menší a ľahší. Práve tento miniatúrny RTTY PICO tracker by sme chceli otestovať. Let bude možné samozrejme sledovať na známom UKHAS trackeri, alebo priamo na UHF frekvenciách. Viac informácií o tomto lete nájdete čoskoro v časti Misie.

Druhý pripravovaný let STS-4 DEMO FLIGHT bude let pri príležitosti tradičného Stretnutia rádioamatérov Borovce 2013, ktoré sa bude konať 8. júna 2013 v kultúrnom dome v Borovciach pri Piešťanoch. Na stretnutí sa každý rok schádza vyše štyristo rádioamatérov z celého Slovenska, ale aj z Čiech a Moravy. Organizátor Lacko OM2ALA súhlasil, že môžeme tento rok na stretnutí trochu odprezentovať našu činnosť. No a to bude najlepšie štartom balóna :-) Bude sa jednať o let malého latexového 100g balóna s predpokladaným dostupom cca 16 km. V tomto lete by mal byť opäť testovaný jeden z našich nových PICO trackerov. Stretnutie je verejné, na stretnutie a štart môžu samozrejme prísť aj nerádioamatéri, všetci ste srdečne pozvaní. Ďalšie detaily budeme priebežne prinášať v časti Misie. Čas štartu zatiaľ nemáme potvrdený Leteckým úradom SR. Predpokladáme ale, že to bude niekedy počas ranných hodín.

Posledný z trojice nových plánovaných letov je STS-5 ATV. Pokiaľ budú pokračovať prípravy technológie na tento let podľa plánu, let by sa mal uskutočniť možno už v júni 2013 z našej Hjuston základne v Považanoch. Letieť by sa malo na štandardnom STS nosiči HWOYEE 1600g :-) Technologicky to bude zatiaľ najnáročnejší let. S jeho prípravami je veľa práce, nechceme nič uponáhľať. Letieť by mala dvojica trackerov /APRS tracker z letu STS-2 a otestovaný nový RTTY PICO tracker/. Označenie ATV je skratka rádioamatérskej prevádzky Amateur Television. V tomto lete by sme sa radi pokúsili o prenos živého obrazu počas letu. Živý obraz z kamier bude prenášaný na rádioamatérskej frekvencii 1.2 GHz. Celý živý prenos by mal byt prenášaný aj online cez Internet. Tiež by sme radi zopakovali merania, ktoré sa počas letu STS-2 nepodarili podľa našich očakávaní.

 

Fotogaléria z letu STS-2

Zo štartu a dohľadania STS-2

Foto: Marcel Barcík

Dekódovanie obrázkov z STS-2

Na dekódovanie obrázkov, ktoré bude posielať STS-2 je potrebný program dl-fldigi, podobne ako na dekódovanie telemetrie.

V programe si vyberiete flight STS-2 a payload STS-2P, ako je vidieť na obrázku. Po zachytení signálu a správnom dekódovaní paketu (zelená farba) možete otvoriť okno so zobrazením prijímaného obrázku (View – SSDV RX). Ak ste pripojení do internetu, vami prijaté pakety budú odosielané na server v Anglicku.

Galéria obrázkov bude k dispozícii počas letu na webe SME, ale aj na serveri tiamat.habhub.org .

Parametre SSDV kanálu:

434.075 MHz SSB (USB)

RTTY, 300 Bd, shift 600 Hz, 8 bit, bez parity, 2 stopbity

Príklad zdekódovaných obrázkov z STS-2

Vopred ďakujeme za výpomoc pri dekódovaní :-)

 

STS-2 – Hmotnosť nákladu a výpočet predpokladanej maximálnej výšky

Pre výpočet predpokladanej výšky, do ktorej vystúpi náš náklad využívame nástroj UKHAS – Ballon burst calculator. Pri predpokladanej maximálnej hmotnosti (samotný box s elektronikou, padák, lanká a náklad SME v stratosfére) – 1500 gramov nám vychádzajú tieto údaje:

  • rýchlosť stúpania  - 6.63 m/s
  • výška, v ktorej by mal balón prasknúť – 34040 m
Po skúsenosti z letu STS-1 a na základe bohatých skúseností tímov z Anglicka ale vieme, že tento typ balóna môže prasknúť aj skôr, prípadne neskôr. Balón letu STS-1 praskol narozdiel od plánovaných 35000 m až vo výške 39104 m.

Náklad STS-2, posledné testy

Celá elektronika nákladu je už uložená v boxe. Prebiehajú ešte testy jednotlivých častí elektroniky a software:

  • tracker na 144.8 MHz – APRS, rádioamatérsky tracking systém
  • tracker na 434.650 MHz – tracking systém s protokolom UKHAS, vysiela v rádioamatérskom pásme, okrem polohy a výšky  posiela telemetriu
  • systém na posielanie obrázkov – SSDV, Raspberry PI Linux, 434.075 MHz, vysiela v rádioamatérskom pásme
  • HD kamerky
  • fotoaparát Canon s CHDK Intervalometer scriptom
  • záznam telemetrie a polohy na mikroSD kartu, okrem posielanej telemetrie na zem zaznamenávame informácie zo senzorov – gyro, accelerometer, magnetický kompas, tie by sme radi vyhodnotili a pre ďalšie lety navrhli potom optimálny gyro stabilizáciu boxu
  • web interfejsy tracking systémov a príprava online trackingu pre portál SME