Балон в космоса

Балон в космоса

 

Статията е в процес на писане!!!

В тази статия ще се опитам да опиша всичко, което Ви е необходимо за да пуснете балон в космоса.
От около 5 години това стана много достъпно начинание, което мнозина вече направиха, за съжаление обаче в България все още е много трудно да бъде направено.
Основните проблеми са естествено парите и материалите с които да го направите. Моя балон е с минимален бюджет, за това смятам, че статията ще бъде много полезна за всички, които искат да пуснат балон в космоса 🙂

Балон в космоса – въведение

Е реших и аз да направя балон който да полети в космоса. Идеята ми е да направя серия от полети, като посочения тук балон е първия, с който смятам да усвоя летенето, приземяването и след това намирането на апарата.

Като въведение, ще направя основните неща които трябва да притежавате и основните трудности които ще срещнете при изпълнението и на Вашия проект.
А именно, необходими са Ви:

– Разрешение за полет от РВД
– Специален балон за висок полет – метеорологичен балон (weather balloon)
– GSM апарат с GPS
– Мини камера
– Стериопор
– Няколко CD-та – по възможност незаписани
– Кухненско алуминиево фолио
– Въже с малка тежест
– Бутилка с Хелий – около 4 кубика (необходими са ми 3)

Това е. От тези необходими Ви неща най-трудно можете да намерите балона и Хелий-а, естествено те са и най-скъпите неща заедно с телефона.
Ето и приблизителна цена на всичко необходимо за полета на балона в космоса:

– Разрешение от РВД – безплатно, само се подава молба по образец, който ще видите по-долу
– Балон за полет – 600g балон ми струва 55$ или около 80 лв. по тогавашния курс на долара
– GSM апарат HTC Hero – около 70лв + нова батерия 20 лв.
– Мини камера – 10$ или 17 лв.
– Стериопор – 10лв.
– Няколко стари CD-та около 2 лв.
– Алуминиево фолио – 2 лв.
– Леко въже 20 лв.
– Бутилка с 3 кубика Хелий – 100 лв.

Балон в космоса – теория

Колко на високо лети?

Както добре виждате от горната схема, балона лети доста на високо дори и от най-успешните военни шпионски самолети (SR-71 на САЩ и MiG-25 на СССР).
Някой от вас ще запитат, но защо балон в космоса, като той е в стратосферата?
Според определението Near Space, близък космос е пространството над земната ни повърхност в разстояние от 20 до 100 км – ще лети над 30 км над земната повърхност.

Защо балона се издига в космоса, а там пука ли се?

Това което прави балона, да не се подчинява (само привидно) на земното притегляне е разликата в налягането в балона и околната атмосфера.

Балон пълен с въздух с температурата на околната среда няма да се издигне, даже напротив – пада, но балон напълнен с Хелий или друг газ по-лек от въздуха ще го накара да се издига нагоре. Това е така, защото хелия е по-лек газ отколкото въздуха.

Разликата в налягането издига балона, защото по-плътната атмосфера „избутва“ балона (действат сили на „смачкване“ върху стените на балона) до момента в който имаме плътна атмосфера.

Когато балона достигне космоса, там насищането на въздух е 0 и съответно силите на налягане върху балона започват да действат на обратно – балона е с по-високо налягане от това на околната среда, което кара балона да се спука.

Колко трябва да е голям балона, за да вдигне товара в космоса?

Както вече казахме, за да издигнe определен товар, то газа в балона трябва да бъде с определен обем, за да може да преодолее тежестта на товара и земното притегляне. В този ред на мисли, балона трябва да е толкова голям, че да побере достатъчно обем Хелий който да вдигне товара и да се задържи достатъчно дълго време преди вътрешното му налягане да го спука.

За да вдигнем 1 кг товар, грубо е необходимо около 700гр. Хелий, или 1 куб. метър.

Ето защо, ако товара ви е около 500 гр. то вземете си 600гр. балон и го напълнете според спецификата на производителя. Там ще видите както необходимия обем, така и до каква височина може да се издигне балона.

Как ще го намерим къде е паднал?

Първия модел ще бъде с GSM апарат с Интернет и GPS. Смятам да използвам Android Device Manager за намирането на телефона.
Когато балона полети, много бързо след старта си, GSM сигнала ще прекъсне. GPS игнал ще има почти през целия полет – ще се изгуби малко след 20 км и респективно ще се възстанови след снижаването под 20 км от надморската повърхност. Когато отново се върне на земята, ще разчитам на доброто покритие на мобилните оператори в България. Ха сега да видим кой лъже за покритието на мрежата си! :))

Може ли да причини вреда на нещо?

На теория – да. Може да бъде засмукан от двигателите на самолет и да причини леки щети. Може и да падне на главата на някой, но поради наличието на парашут – проблеми няма.
За да се отдалеча от сценария да бъде засмукан от двигателите на самолет, към апарата ще прикрепа и т.н. радарен отражател.
Радарен отражател е устройство, което има специална форма, която цели винаги да е на 90 градуса от радарите за следене на полетите. Радарния отражател е изграден от електро проводим материал.
Аз лично съм ползвал CD-та облепени с алуминиево фолио. Както CD-тата, така и фолиото са електропроводими и ще свършат необходимата работа.

Тъй като много зависи от настройките на радарите, ще питам Ръководство на въздушното движение при подаването на молбата за пуск на балона, дали размера на отражателя е подходящ за засичане от техните радари.

Балон в космоса – сглобяване на кутията с товара

в процес на разработка

Балон в космоса – сглобяване на радарния отражател

Както вече писах по-горе, радарния рефлектор/отразител е много важна част от балона. Той отразява радарните вълни по такъв начин, че ръководителите на полетите да могат да виждат балона през целия му път към космоса и обратно. Ето защо, ще отделим малко повече време на него, като първо разкажа малко за принципа на работа на радиолокирането, а именно:

Радиолокация е метод, който използва радиовълни с цел откриване и определяне на местоположението на отдалечени спрямо радара обекти, също и за определяне на параметри на движението на този обект. Радарът се състои от мощен генератор на електромагнитно лъчение и от приемник. Сигналът от изхода на генератора се подава към подвижна антена, откъдето се излъчва насочен лъч радиовълни. Когато радиовълните стигнат до отдалечения обект (това става, за части от секундата за обекти около Земята), те се отразяват от него обратно към радара. Тъй като се знае накъде е насочена антената, положението на засечения обект може да се определи, като се измери времето за което сигналът се е върнал. Така се определя отдалечеността на обекта спрямо радара, а като се измери промяната в честотата му, може да се определи и скоростта и посоката на движение на обекта посредством доплеров ефект.
Колкото е по-малък обекта (разбира се зависи и материала от който е направен), толкова е по-слаб сигнала който се връща към радара, за това моят радарен отразител е направен от електропроводим материал – така радиовълните се отразяват по-лесно от него.

Отражатела е направен от 3 бр. CD-та:

радарен отразител

радарен отразител

радарен отразител

радарен отразител

радарен отразител

радарен отразител

радарен отразител

радарен отразител

След тези снимки, мога да кажа само едно – Да живее low cost хобито! :))

Балон в космоса – подобряване на GPS и GSM антената на телефона

GSM мод

GSM мод

GSM мод

GSM мод

Симпатяги, това са снимки на задната част на телефон HTC Hero, който замислям да работи през целия полет и да следи и изпраща координатите в GPS системата.
За целта си позволих да го отворя най-варварски и да му „пипна“ малко антените. НА първата картинка съм посочил конекторите – кой за какво е.
На втората картинка можете да видите как съм „моднал“ GPS антената. В оригиналния вариант, антената отново е проводник (посочил съм с третата стрелка къде се намира за всяка една от системите), но предвид размерите на телефона не е с оптимална дължина. Ето защо си позволих малко да ги преправя, на око.

Балон в космоса – сглобяване – връзката на радарния отражател, товара и балона

в процес на разработка

Балон в космоса – сглобяване на устройство за пълнене на балона

в процес на разработка

Балон в космоса – ПУСК

в процес на разработка

Балон в космоса – намиране на балона

в процес на разработка

Балон в космоса – видео на полета

в процес на разработка