Как согласовать полёт зонда в стратосферу (с чем мы столкнёмся на практике при запуске)

    12 апреля мы собираемся запустить стратосферный зонд с небольшим сервером, откуда на CDN внизу будет передаваться наша страница. Входящий канал — низкоорбитальные спутники связи, исходящий — радиопоток на частотах любительского диапазона (телеметрия и управление) и Wi-Fi (видео и данные).


    Проблема с запуском в том, что это неуправляемый летательный аппарат. В смысле, это просто шар с гелием, к которому прицеплено несколько килограммов железа. И это важно, потому что это железо может стукнуться о чей-нибудь самолёт или упасть на чью-нибудь территорию. Муниципалитетам, например, не очень нравится, когда на территорию его объектов такое падает. Заповедникам тоже. А Росатому уж вообще очень не нравится.

    На борту будет камера, то есть это получится аэрофотосъёмка. Разрешение на неё надо получать у Федеральной службы безопасности.

    Это пиковый полёт, то есть мы поднимаемся до рабочей высоты, быстро выполняем миссию и спускаемся на посадку. Зонд обычно уносит на 100-150 километров от точки старта по направлению ветра, дующего на высоте от земли до 30 километров. Выше 20 км как правило пропадает турбулентность, да и плотность воздуха там в 100 раз меньше (на съёмке видно характерную границу атмосферы), поэтому полёт там становится более плавным. Лететь мы можем хоть до Владивостока, но чем больше траектория тем сложнее получить официальное согласование полёта, что заставляет нас максимально сокращать полёт.

    Вот так выглядит этот полёт, 99% всей атмосферы Земли находятся уже ниже нашей стратосферной платформы:


    Первое, что мы делаем — это ищем место, где 150 километров полёта в «примерно том» направлении по ветру будет проще всего согласовать. Для этого нужно зайти на сайт fpln.ru (он, кстати, работает на OpenStreetMap) и ищем себе место, где потребуется минимум согласований:


    Как правило, это означает, что надо выбраться подальше от Москвы — выйти за пределы зон аэропортов, разных военных объектов и вообще плотной застройки. Хочется стартовать не из города (это уменьшит согласования) и уж точно приземляться в поле или хотя бы в лес по той же причине. Ещё хорошо было бы, чтобы в точке приземления не было ничего такого, что заставит нас искать зонд с полезной нагрузкой больше 5-6 часов.

    Если это ваши первые согласования, то готовьтесь к очень долгому квесту с официальными документами. Некоторые согласования спокойно могут отнимать до пары месяцев. Мы для уменьшения рисков делаем следующее:

    1. На самые долгие согласования (точки старта, пролёты над большими областями) даём довольно большой район и несколько точек старта. Если ветер неожиданно поменяется от предполагаемого, то можно будет сменить точку старта. Например, если он поменялся на 20 градусов — можно будет отойти на другой старт и сделать так, чтобы посадка была там же, где мы планировали изначально. С точками старта договориться легче всего. В нашей истории мы будем запускаться с поля вне муниципальной территории, поэтому просто договоримся с владельцем.
    2. Закладываем резервные даты запуска, конечно.

    План полёта неуправляемого аппарата до непосредственного вылета представляет собой сектор. С точки зрения логики согласований, аппарат может находиться в любой точке этого сектора в любой момент полёта, поэтому его выделяют исключительно под наш полёт на всё заявленное время…

    Со всеми владельцами запретных зон на карте надо пройти процесс согласований. Например, если мы летим над заповедником – получить разрешение от них, если над упомянутым Росатомом – от них и так далее. Естественно, со всеми окружающими аэродромами тоже надо согласовать. Всех авиационных диспетчеров управляющих маршрутами полёта самолётов тоже нужно предупредить.

    За 3-5 дней до старта появляется прогноз погоды и ветров, которому можно верить, и нужно начать согласовывать полёт в виде вилки траекторий. Это уже не зона широкими мазками с разными точками старта, а одна точка старта и угол разброса от ветра. Иногда это z-образные траектории, иногда круги или квадраты (зависит от конкретной погоды и плана). Но чаще всего именно точка старта и угол.

    Пример составления заявки на запуск аэростатов и шаров — зондов

    На этой стадии надо подать заявку в центр организации воздушного движения. По этой заявке разрешают или не разрешают использование воздушного пространства. Дальше они устанавливают тот или иной режим использования и вставляют в план. Это в том случае, если их ничего в согласованиях не смущает. Но в центре могут запросить дополнительные согласования с соседними областями, аэродромами, либо с генштабом.

    Если всё нормально, то дают предварительное разрешение за трое суток до старта. В этот момент мы уже начинаем готовить свой мини-ЦУП. Вот примерно так он выглядит:


    За час до старта нужно звонить и уточнять, всё ли хорошо. В этот момент план полёта для центра сравнивается с фактической погодой (ветром). Дальше возможно три варианта:

    1. Погоду предсказали хорошо. Тогда мы просто летим.
    2. Погода переменчивая, но в прогноз укладывается. Тогда мы должны передавать координаты зонда диспетчерам каждые несколько минут по радиосвязи по мере полёта.
    3. Погода предсказана неверно. Полёт вообще запрещается или переносится на другое окно (если оно есть).

    Кроме сюрпризов с погодой в день полёта могут случиться непредсказуемые явления вроде учений на каком-то военном аэродроме. Есть приоритет в использовании воздушного пространства. У нас зонд запускается от физлица, а физлицо имеет наинизший приоритет в сравнении с госзадачами, военными задачами, пассажирскими полётами и так далее. Если у военных учения, то центр может сказать: «Ну извини, вылетели три самолёта в твой квадрат, ничего не поделаешь». Периодически на запусках метеозондов случаются пересечения с летающей лабораторией космонавтов ИЛ-76, где они тренируются работать в невесомости. У них приоритет тоже предсказуемо выше. Надо ждать завершения их полёта. 

    Мы сами можем отцепить нагрузку от шара. Диспетчеры центра организации воздушного движения также могут потребовать этого в любой момент. Это значит, что мы отдаём команду на аппарат, там специальное устройство расцепляет карабин, и сам шар взмывает ввысь (где быстро лопается от давления), а нагрузка спускается вниз под парашютом. Это нужно на случай резкого изменения ветра и других происшествий, когда опасность движения шара в нерасчётной зоне гораздо выше опасности приземлиться в нерасчётном месте. Мы очень надеемся, что результатом полёта не станет что-то вроде «убили корову маршрутизатором».


    Сам по себе шар опасности почти не представляет, он наполнен инертным не горючим гелием. А вот нагрузка тяжелее птицы и летит выше птицы, поэтому может оказаться неприятной помехой для самолётов, хотя пока нам не известно ни одного случая авиапроисшествий с участием шаров зондов. Естественно, мы стараемся провести траекторию над малонаселёнными районами, чтобы минимизировать возможные неприятности и при приземлении.

    Наш старт скорее всего будет в районе Переславля-Залесского, там у нас согласования с ФСБ, военными, аэропортом, зональным центром и собственником стартового поля.

    Точно ли мы запустимся ровно в день космонавтики? Нет.


    Вот что может помешать:

    Плотная облачность
    С запуском проблем не будет, но будут помехи по видеотрансляции, поскольку облака будут гасить сигнал (а мы ограничены по мощности и по свойствам передатчиков). Вероятность плотной облачности мы оцениваем примерно в 30%.

    Сильный ветер у земли
    Это усложняет запуск. 2 из 100 запусков срываются из-за этого, либо же надо иметь запасные зонды на случай, если основной порвёт порывами ветра. Казуальная оценка — 20%.

    Осадки (дождь или снег)
    Запуск во время дождя или снега может привести к изменению траектории полёта. Попадание дождя на электронику или на объективы камер может испортить оборудование или изображение. Оценка 20%.

    Внезапные учения или специальные полёты
    В зависимости от графика работы ближайших аэродромов бывает, что разрешение на один день получить сложнее, чем на другой. Из-за этого иногда приходится переносить старт. Вероятность ниже 20% по опыту.

    Что может случиться в полёте и при приземлении?


    Приземление в сложном месте
    Шанс меньше 10% при текущем секторе. Но всё равно возможно приземление в труднодоступном месте, требующем более 1 суток для подбора оборудования. Нужно добраться до места приземления, забрать оборудование и скачать видеоматериалы с борта. Поэтому не ждите результатов сразу )

    «Выкуп» зонда
    1 раз приходилось заплатить нашедшему чтобы он вернул оборудование. 2 раза отдавали бесплатно. Это происходит в случае приземления в зоне видимости посторонними людьми, когда они подбирают зонд раньше нас. Именно поэтому мы устраиваем охоту за зондом с призом на машинах – чтобы прямо по телеметрии его ловили ещё на спуске. Вероятность 3% по статистике 100 полётов.

    Потеря оборудования при приземлении в недоступном месте
    Из 100 запущенных стратостатов 3 были потеряны в связи с приводнением или приземлением в место, откуда оборудование не смогло установить связь со спутником и передать свои координаты.
    Для уменьшения такой вероятности мы стараемся обеспечить положительную плавучесть полезной нагрузки и дублируем системы связи.

    Проблемы с ёмкостью каналов связи
    На день запуска в утверждённом месте может не оказаться достаточной скорости имеющихся каналов выхода в интернет. Это касается транспондерной ёмкости и трансляции видео из мини-ЦУПа до вас. На нашем стратостате мы используем два разных канала связи. На земле – всех доступных операторов мостом. Оценка риска — менее 10%.

    Пропадание канала связи с борта стратостата на землю
    В связи с плохими погодными условиями или техническими неполадками связанными с суровыми условиями эксплуатации техники в стратосфере (температура до -70С) может прекратиться трансляция с борта стратостата на землю. В этом случае нам всем будет скучно, но такова жизнь. Оценка риска — менее 10%.


    Так что мы не обещаем 100% шоу, но делаем всё, чтобы оно получилось. Главное — чтобы была погода. И с ней, вроде бы (тьфу-тьфу) пока всё в порядке по прогнозу, но вы же знаете как иногда ошибаются прогнозы :).

    Приглашаем Хабражителей принять участие в нашем эксперименте и побороться за главный приз — поездку на Байконур.

    RUVDS.com
    846,00
    RUVDS – хостинг VDS/VPS серверов
    Поделиться публикацией

    Комментарии 116

      +2
      в районе Переславля-Залесского

      А потом наши уфологи опять будут рассказывать, что видели инопланетян.
      К воздушным шарам они уже попривыкли, а вот метеозонды пока редкость, стаями тут не летает.

      PS. Вот кусочек Переславля, кстати. Хотя вы, судя по карте, сильно восточнее стартуете.
      image
        0
        А что это за «ров»? Прямо как со страниц учебников истории — огражденный город с церковью в центре.
      +2
      Я радиолюбитель, подскажите, на каких частотах и какого рода телеметрия будет передаваться. Хочу быть активным наблюдателем.
        +2
        Диапазон в районе 433 МГц, протокол у нас собственный на базе чипов LoRa. Часть телеметрии шлется по прямому радиоканалу, часть отправляется через спутники. Телеметрия следующая: координаты, высота, температура, бортовое напряжение и тд.
          +2
          Я понял, простыми средствами вашу телеметрию не принять. Искренне жаль
            0
            Все данные можно будет наблюдать на нашем сайте в прямом эфире.
              +2
              Это не совсем то, сродни websdr. Приемник есть, но он где-то там, дядин…
        0
        >Выкуп зонда
        Что юристы скажут, кому пренадлежит найденный зонд?

        Что если на зонде будет надпись: данный объект пренадлежит AirWiFi SRL. Найденому прозьба вернуть/позвонить на номер +373…

          +3
          Насколько помню, найденное надо сдать в милицию. Если тем лень себе забирать, то могут вам оставить на «ответственное хранение». Если хозяин через полгода не появится, то можно официально забирать найденное себе (тоже сообщив в милицию об этом).

          Так что «выкуп» — это просто желание сэкономить время. Потому что через милицию будет, во-первых, очень долго, во-вторых, никто не гарантирует того, что ваш зонд не будет повреждён на каком-то этапе…
            +1
            Если тем лень себе забирать, то могут вам оставить на «ответственное хранение».
            Это именно ты решаешь передавать ли ментам находку или нет, а они обязаны принять, если ты решишь им передать — ст.227 ГК РФ:

            3. Нашедший вещь вправе хранить ее у себя либо сдать на хранение в полицию, орган местного самоуправления или указанному ими лицу.

            Но учтите, что та же статья возлагает и ответственность:
            4. Нашедший вещь отвечает за ее утрату или повреждение лишь в случае умысла или грубой неосторожности и в пределах стоимости вещи.

            А так, да, если написать контакты владельца, то та же статья требует нашедшего связаться с владельцем/собственником:
            1. Нашедший потерянную вещь обязан немедленно уведомить об этом лицо, потерявшее ее, или собственника вещи или кого-либо другого из известных ему лиц, имеющих право получить ее, и возвратить найденную вещь этому лицу.
              0
              А так, да, если написать контакты владельца, то та же статья требует нашедшего связаться с владельцем/собственником:
              1. Нашедший потерянную вещь обязан немедленно уведомить об этом лицо, потерявшее ее, или собственника вещи или кого-либо другого из известных ему лиц, имеющих право получить ее, и возвратить найденную вещь этому лицу.

              Кто считается нашедшим?
              Идешь лесом, у тропы камень с номером телефона — и ты теперь обязан немедленно куда-то кому-то звонить уведомлять?
              Странно как-то.
                +1
                Если вы этот камень решили забрать себе — то начинаете считаться нашедшим (ну, если этот камень именно кто-то потерял).
                Если оставили лежать — то остаётесь самим собой.
                  0
                  В общем, в данном случае, «нашедший» используется в смысле «присвоивший».
                  Странной кажется такая вольность трактовок для юридического документа.
                    0
                    Присвоивший — это когда забрал с желанием оставить себе. Я не это имел ввиду.
                    «Забрать с собой» тогда лучше звучать будет, не «забрать себе».

                0
                Ну я по памяти «цитировал». В общем, по закону прав требовать какой-то «выкуп» у нашедшего нет. Но запретов принимать вознаграждение тоже нет.
                  0
                  Если правильно помню, то лицо нашедшее вправе требовать возмещение расходов, которые были вызваны обеспечением надлежащего хранения найденного.
                  0
                  Обязует, все верно. И по закону вы должны вначале доказать что эта вещь у человека, что именно он причинил ей повреждения, причем с умыслом, если он отказывается — идти в суд и т.д. Никто не мешает нехорошему человеку отформатировать все носители прежде чем отдавать их вам, к примеру — замучаетесь доказывать.

                  Возможно им данные «сейчас» были дороже тех денег, что просил в качестве вознаграждения человек.
              +1
              Согласование до какой высоты полета требуется? Я думал запустить малину на шаре диаметром 1 м :)
                +2
                Согласование требуется для любой высоты, даже 1 метр. Основополагающий документ в данном случае Воздушный кодекс РФ.
                  +2
                  A более конкретно статьи не подскажете? А то наискосок пробежал — не понял:-)
                    +1
                    Мы в кодексе не видели минимального ограничения, что как раз и значит, что его нет. Даже подъем привязных аэростатов, на веревке, надо согласовывать с Центром организации воздушного движения.
                      +14
                      Ну да, теперь и шарики на верёвке это БПЛА.
                        0
                        Все же пилотируемые, если следовать логике…
                          0
                          Если шарики вас от земли оторвут, то несанкционированный полёт будет пилотируемый, а если их отпустить, то они беспилотными станут, а если их в горшочек положить и нести другу, то могут и 228 впаять.
                        +1
                        не согласен с вами
                        кроме буквы закона есть ещё здравый смысл
                        а он нам подсказывает, что границу воздушного пространства глупо устанавливать ниже уровня застройки в данном районе, например
                        если я во дворе своей дачи запускаю игрушечный вертолёт и не поднимаю его выше крыш, труб и антенн, зачем согласование?
                        +1
                        Редкий случАй, когда в РБ с этим проще — у нас шарльеры aka свободнолетающий неуправляемый аппарат до полкилограмма и ста метров без согласования.
                    0
                    Подскажите, пожалуйста, энтузиасты в Европе так же согласуют полеты со своими гос службами? Просто в интернете и журналах отчеты об их полетах написаны так, что кажется, взял любой и запустил, ни с кем не согласовывая ничего.
                      0
                      В Европе правила лояльнее, насколько мы знаем, при небольших массах полезной нагрузки специального разрешения не требуется.
                        0
                        Я всех деталей не знаю, но в Германии даже банальных дронов нельзя запускать где попало, только в специально отведённых местах. У меня коллега по работе этим делом увлекается.
                      0
                      А если дрон запускать на такую высоту, разрещение от фсб нужно?) Видел америкосы запускали дроны в стратосферу без каких либо разрешений
                        0
                        Ответили выше
                        0
                        Поддержу вопрос j8kin: и по массе, была мысль с детьми экшнкамеру запустить с sim800 и жпсдатчиком для отображения места приземления.
                          0
                          Аналогично, но я хотел прикрутить еще симку и слать через нее данные, т.е. не делать мониторинг в онлайне, ну и при спуске, когда связь поймает обратно просто отослать данные мне на сервак.
                            +9
                            На секунду показалось, что вы хотите и детей туда с экшн-камерой запустить=).
                            +7
                            Когда мы запускали аэростаты, то боялись перегревания больше чем переохлождения. Да, там холодно, но и воздух разреженный, из-за чего появляется проблема сброса тепла. А вот солнце греет сильнее и дольше, чем на земле и 20Вт от передатчика накапливали в теплоаккумуляторах, а корпус покрывали фольгой.
                            Еще в качестве канала связи использовали спутники. Тогда это было очень дорого, сейчас, скорее всего, в разы дешевле и компактнее.
                            Подбор аппаратуры был с вертолета, но это не мешало местных жителям растащить все еще раньше, чем прилетит вертолет. Бывало, что аэростат падал в болото в глухой тайге и до него добирались только через 2 недели.
                            Весной идет перестройка ветров, прогнозировать что-то очень тяжело, данные о ветрах поступали на 5 часов до старта и перед полетом у нас запускалась полная модель, которая предсказавала траекторию и профиль, так что в конкурсе я бы поучаствовал, если скажите розу ветров и характеристики зонда.
                            Славные были времена.
                              0
                              А на сколько падает теплопроводность воздуха? Теоретически, при снижении давления, возрастает и пробег молекул, тепло отводится «быстрее» и «дальше» каждой задействованной молекулой газа, а при высоком давлении передаче тепла мешает тонкий вязкий слой возле поверхности.
                              Вот тут частично есть таблицы, впечатление что теплопередача очень слабо зависит от давления, кроме случая когда газ сжижается.
                                –1

                                Что за ерунда? "Быстрее" оно отводится, если много столкновений. Чем больше столкновений, тем быстрее распределяется энергия. На счёт "дальше" — это вовсе неправильно. Тепло тепло не отводится, оно распределяется. В отдельных точках оно не концентрируется только из-за того, что это маловероятно. Вы, сударь, там с "демоном Максвелла" бухаете, что ли?

                                  0
                                  Вы по ссылке выше смотрели?
                                  Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры и давления
                                  Параметр λ, Вт/(м·град). Не нужно ничего придумывать.
                                  Вот еще интересный факт
                                  Заголовок спойлера
                                  image

                                    –1
                                    Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии увеличивается с ростом давления и температуры.

                                    Это по вашей ссылке, сударь.
                                      0
                                      Это справедливо в замкнутом пространстве
                                        0
                                        Там d можно принять равное или чуть больше чем размер нагретого тела. Если молекула нагретого газа не вернется к нагретому телу после отражения от молекул газа, это можно считать пределом для низкого давления.
                                        Дальнейшее снижение давления будет пропорционально повышать теплопроводность. Но это очень низкое давление. В «бытовом» представлении вакуум.
                                        0
                                        это в случае теплопередачи между двумя предметами, стенками термоса, например
                                        в открытом пространстве отвод тепла теплопередачей зависит исключительно от плотности молекул газа и, соответственно, от количество соударений
                                          0
                                          А где можно график посмотреть? При большой плотности воздуха среда становится вязкой и молекулы в большинстве соударений возвращают тепло обратно поверхности. Соударений много, а оттока тепла больше не становится. Резко увеличить отток тепла можно принудительной вентиляцией, чтобы нагретый слой окутывающий горячий объект заменялся холодным. В 10 раз увеличивается теплоотдача.
                                          А при низком давлении вентиляция не нужна, молекулы сами по себе далеко отскакивают и достаточно далеко уносят тепло.
                                          По моим ссылкам нет пропорционального увеличения теплоотдачи при повышении давления, есть небольшой нелинейный рост сложной формы. Резкий рост только при сжижении газа.
                                            0
                                            движение-то всегда будет, если нет принудительного обдува, возникает конвекция
                                            но тем не менее, в конкретике вы правы, там довольно контринтуитивная штука — в области нормального давления, от десятков до первых тысяч мм.рт.ст теплопроводность, как и вязкость, слабо зависит от давления, влияние температуры заметно больше
                                            но в целом теплопроводность всегда растёт с ростом давления, а на 30 км высоты давления остаётся уже около 10 мм.рт.ст
                                            не могу найти конкретных значений, всё в основном про теплоизоляционные материалы
                                            Заголовок спойлера
                                            image
                                              0
                                              По графику существенное падение теплопроводности при 1 мм.рт.ст.
                                              Конвекция не так сильно влияет, как перенос тепла броуновским движением
                                              Средняя скорость молекул основных газов воздуха — азота и кислорода — составляет при обычных условиях около 460 м/сек, среднее число столкновений каждой молекулы за секунду — около 7 миллиардов

                                              Если молекулам газа не «мешать», они переносят тепло со скоростью звука, но высокое давление не дает переносить тепло сразу далеко.
                                              А конвекция 5-10 м/с, и все равно ближний к поверхности слой малоподвижен и скользит вдоль поверхности, особенно при ламинарном потоке.
                                  0
                                  Надо в нейтральных водах запускать
                                    +1
                                    Спасибо за статью, интересно. Как идея для этого или будущих запусков — поместите с полезной нагрузкой рацию-маяк, который передает в радиолюбительском двухметровом диапазоне какую-нибудь картинку в SSTV например. Я так понял из статьи, что среди организаторов лицензия уже у кого-то есть. Для приема лицензия не требуется. Картинку сможет принять любой читатель Хабра на RTL-SDR или один из WebSDR приемников. Прямо сейчас такая движуха происходит с борта МКС. 73 de R2AUK
                                      +1
                                      А смысл картинку статическую слать? Куда интереснее телеметрию, температуру, давление, координаты…
                                        0
                                        Ничто не мешает выводить их на картинке :) А вообще, я просто привел пример. С тем же успехом можно слать телеметрию в CW/PSK31/RTTY, или любой другой сигнал.
                                      +1
                                      Быстро сваяли статью после того, как вам об этом в фейсбуке написал ;)
                                      телеметрию вы намудрили конечно, достаточно простейшего и одного из лучших протоколов по телеметрии APRS для этих целей.
                                      Мощности передатчиков у вас какие? Позывной? Разрешение РКН? Вы не путайте — 433 МГц любительский диаппазон вам доступен, если у вас есть хотя-бы 4я радиолюбительская категория. В противном случае у вас доступна ТОЛЬКО (!) частотная сетка LPD с соответствующими мощностями. И да, запрет применения участка 430-440 МГц в Москве и определенном радиусе никто не отменял… ;)

                                      Ну, да удачи. Есть бюджет — отлично.
                                      Если нужны шарики для полётов по выше ;) обращайтесь ;) Есть в наличии.
                                        +1
                                        О, а вы не знаете, почему не надувают такие реостаты водородом. Вроде бы сильно дешевле получается, можно производить на месте, а с разумными мерами предосторожности при запуске я не вижу какой-то особенной угрозы здесь. В процитированных официальных документах я даже не заметил нигде упоминания какой газ в оболочке. Так-то автор писал про гелий, но почему не используют водород все же?
                                          +2
                                          Это выглядит как бессмысленная экономия 'на спичках', заметная разница в цене будет для грузовых дирежаблей, а для маленького шарика на несколько кубометров, лишняя тысяча рублей (какой там сотня) с лихвой перекрывает головняк с хранением огнеопасного водорода.
                                            0
                                            С хранением может даже проще, кислота+металл. А вот произвести реакцию в полевых условиях уже сложнее, нужна небольшая установка, и управлять скоростью реакции затруднительно. И кислотная аэрозоль может попасть в шар…
                                              0

                                              Водород нужно через гидрозатвор пробулькивать, там остаётся лишняя кислота или щёлочь. Плюс безопаснее. Лучше не кислота, а щёлочь. Есть в Ютубе много роликов как люди делают компактные и удобные установки из огнетушителя на алюминиевой фольге и средстве для прочистки труб "Крот". Управлять скоростью не надо: просто нужно посчитать требуемый выход водорода, закинуть нужное количество фольги с небольшим запасом а излишки стравить потом в атмосферу.

                                                0
                                                Фольги зело много листов потребуется, проще обрезки алюминиевой проволоки, грамм 30 хватит хорошо надуть воздушный шарик. Но реакция экзотермическая и емкость нужна прочная, а то осколки стекла — удовольствие небольшое.
                                                P.S. Как источник гидроксида натрия польское средство Tytan в гранулах неплохо канает.
                                                  0
                                                  Мне понравилась вот эта реализация:
                                                    0
                                                    Главное чтобы вот так не получилось
                                                    youtu.be/bJtIsow9Gi0
                                                      0
                                                      Легко отделался. Вообще в результате электролиза тут выделяется смесь кислорода с водородом. причем в самой опасной пропорции. В нормальных электролизёрах электроды разделены так. чтобы кислород и водород выделялись в отдельные камеры и отводились отдельно. Водород выводится из камеры электролиза через гидрозатвор так, чтобы атмосферный кислород не попал в реактор и не происходил подсос атмосферного кислорода при выгорании водорода в трубке.

                                                      Если водород делать как в том ролике, что я привёл (из фольги и щелочи), то кислород при этом не выделяется, а атмосфера не связана с камерой реактора. При возгорании выделенного водорода в атмосферном кислороде, последний не устрамится в камеру сгорания будучи отсечен гидрозатвором.

                                                      Ввиду дешевезны производства водорода, его бОльшей подъёмной силы, возможности производить его на месте перед запуском и не накапливать под давлением, мне кажется, метеозонды и беспилотные реостаты на водороде кажутся довольно разумной мыслью.
                                                        0
                                                        Вот из старых шалостей
                                                        image
                                                        Поднялся метров на сто :-)
                                                        Сейчас Боинги разлетались, низзя уже.
                                                          +1
                                                          Шикарно! Видимо, если взять шар побольше, то подъёмная сила увеличится пропорционально кубу, а это значит, что больше нитки такой шар поднимет и выше взлетит. Надо побаловаться. Благо самолёты над моей деревней судя по ADS-B редкость.
                                                            0
                                                            Это чем вы его наполнили? Не углекислым газом из шампанского же.
                                          +1
                                          Спасибо за статью, очень интересный эксперимент.
                                          По конкурсу — на карте указана только точка старта, причем судя по всему примерно:
                                          Заголовок спойлера
                                          image

                                          направление полета неизвестно, его предполагается угадать из данных, приведенных в статье?
                                          В правилах указано что
                                          4.2. Траектория полета доступна в режиме онлайн на сайте конкурса.

                                          когда будет известна траектория, или хотя бы направление полета — угадывать координату приземления уже поздно?
                                          Без направления полета угадать точку совсем нереально:
                                          Заголовок спойлера
                                          image

                                          радиус в 150км вокруг точки, указанной на сайте.
                                            +1
                                            угадывать координату приземления уже поздно?

                                            Координаты места приземления можно будет менять на карте до дня старта.
                                              0
                                              так надо просто подождать 11-го числа и смотреть прогноз погоды для соответствующего района
                                              пока обещают северный или северо-западный ветер и похолодание, циклон арктический должен придти
                                              150 — это с бооольшим запасом, я поставил на район петушки-лакинск
                                              0
                                              А вы не думали о более длительных запусках зондов, но не встратосферу, а в море?
                                              Идея примерно такая.
                                              Герметичный буй обтекаемой формы с солнечными батареями на верхней крышке оснащается раскладным парусом (просто раскладной веник, чтобы плыть по ветру) и раскладным «якорем», чтобы при необходимости увеличить сопротивление ветру сильнее «цепляясь» за воду.
                                              Связь по коротковолновому медленному радиоканалу (QRP), GPRS от береговых сотовых сетей, спутниковый трансивер для редких «СМСок» с самой необходимой телеметрической информацией.
                                              Задача — дрейфовать максимально долго передавая телеметрию с температурой воды и воздуха, скоростью и направлением ветра и координатами. Можно ещё сонар и гидрофон поставить.
                                              Идея управления в том, чтобы когда ветер в нужную сторону — разворачивать «парус» и сворачивать якорь, когда в ненужную — разворачивать «якорь» и сворачивать парус. Алгоритмически «автопилот» для такого управления реализовать, вроде бы, неслжно.

                                              На крайний случай можно попробовать сделать стационарный буй с телеметрией, но это уже не так интересно.
                                                +1
                                                имхо
                                                Летать близко к воде в море чревато разрушением при первом шторме (водой разобьет), особенно если у вас в планах якорь на привязи.

                                                А если будете его сворачивать, уйма энергии уйдет на его подъем, боюсь солнечной не хватит.
                                                  0

                                                  При чем тут "летать"? Плавать же! Погода (ветер) меняется не так часто. Есть доступ к прогнозам. Можно оперировать парусами и якорями через редуктор медленно и заранее. Грести уж точно тяжелее.

                                                  0
                                                  Буй интересно, просто уже давно сделано и все данные в открытом доступе, вряд ли любитель что либо добавит
                                                  Заголовок спойлера
                                                  image

                                                  image

                                                    0

                                                    Не понял. А реостаты что, в первый раз летят? Тут какие-то инновации наличествуют? Это ж не коммерческий проект (в отличие от вашего дорого буя), а своего рода развлечение. Вон любители ракеты запускают. Куда они, по-вашему, лезут, когда есть ""Протон" и "Нью Шепард"?
                                                    Такой самодельный буй из относительно дешёвых компонентов с достаточной степенью автономности и надёжности — это символично для нашего времени очередной промышленной революции по эгидой станков с ЧПУ, 3Д принтеров, DIY и широкой доступности технологий в быту благодаря интернету.

                                                      0
                                                      С аэростата фотографии интересные, с буя только телеметрия. И сложнее проект получается.
                                                        0
                                                        Да ладно. Полно в инете фотографий с любой высоты и куда более качественных. Есть даже прямые трансляции с МКС.
                                                        У всего этого качественного контента есть один "фатальный недостаток". Это как бабахать петарды самому или смотреть на это в ютубе.
                                                    0
                                                    В ДВФУ сильна школа подводных роботов. И вот эти люди в прошлом году кинули буй умный в море недалеко от города. Он передавал координаты ну и телеметрию. Начался шторм, буй забрать не успели с воды и его вынесло в цивилизацию на берег (остров Русский, Подножье). Короче не успели его найти, аборигены унесли и на запчасти разобрали. Последние координаты перед смертью он передел уже из поселка.
                                                    0
                                                    Любительский шар, тем более настолько сложный, без APRS на борту выглядит довольно странно. В любом случае, удачного полета!
                                                      0
                                                      Раньше мы использовали APRS, но в России не так уж много приёмных станций и координаты через них не часто удавалось получить.
                                                        +1
                                                        Жаль, что местные радиолюбители не готовы вас поддержать во вроде как интересном для них деле. Вы не виноваты в этом порочном круге, в котором если нет инфраструктуры, то нет и использующих ее подвижных станций, включая шары, а раз нет подвижных станций, включая шары, то не для кого строить инфраструктуру. Остается повторить пожелание удачного полета.
                                                      0
                                                      Проблема с запуском в том, что это неуправляемый летательный аппарат. В смысле, это просто шар с гелием, к которому прицеплено несколько килограммов железа. И это важно, потому что это железо может стукнуться о чей-нибудь самолёт или упасть на чью-нибудь территорию. Муниципалитетам, например, не очень нравится, когда на территорию его объектов такое падает. Заповедникам тоже. А Росатому уж вообще очень не нравится.

                                                      Постоянно всплывает этот вопрос. По моим расчетам вероятность события столь малая, что можно игнорировать. В трехмерном пространстве встретится с твердым телом 0.01 метра кубического очень маловероятно. В секторе 100*100*40 км существует 4*10^16 варианта расположения зондов и сравнимая с этим числом вероятность столкновения. Для сравнения оператор зонда среднестатистический может умереть по естественным причинам во время сеанса запуска в вероятностью 1*10^-6 за каждый час, что на 10 порядков выше.
                                                      Вероятно тут сказываются когнитивные искажения. Люди не могут оценить масштабы трехмерного пространства.
                                                      Какие проблемы с Росатомом вообще непонятно, критически важные объекты защищены от попадания самолета в них. Да и опять же размеры их столь малы, что вероятность будет иметь лишь теоретическую вероятность.
                                                        0
                                                        Я думаю, этот бюрократический барьер создан чтобы количество объектов в воздухе было как можно меньшим, оставляя вашу вычисленную вероятность достаточно низкой, потому как без него, количество мусора в воздухе станет на порядки большим, как минимум ради рекламы в воздух будут запускать столько шариков, что 'мамочка, спасите'.

                                                        Но главная причина, имхо, это попытка взятия под контроль целую индустрию (лишний поток денег) и может быть сохранение монополии государства на информацию (воздушная разветка).
                                                          +1
                                                          Шарики и так запускают миллионами на мероприятиях
                                                          Заголовок спойлера
                                                          image

                                                          Вероятность столкновения с твердым телом определяется дикими птицами, их же миллионы и даже не уведомляют никого, а масса гуся, для справки, от 2 до 10(!) килограмм. И летит на высоте до 10 км и далеко не по 30 минут, как зонд или квадракоптер.
                                                          В сентябре 1973 г. африканский гриф столкнулся с гражданским самолетом на высоте 12 150 м над Берегом Слоновой Кости. Гриф вывел из строя один из моторов, но самолет благополучно приземлился. Это, видимо, абсолютный рекорд высоты полета птиц. До этого бородач был отмечен в Гималаях на высоте 7900 м, пролетные гуси там же на высоте 9500 м, кряква столкнулась с самолетом над Невадой на высоте 6900 м.

                                                          Скорость скользящего полета также трудно поддается измерению. Считают, что чеглок планирует со скоростью 150 км/ч, бородач-ягнятник — 140, а гриф — даже 250 км/ч.


                                                          Вот тут трек орла за 20 лет, думаю все видели в новостях.
                                                          В целом, все же, кажется что зонды энтузиастов и квадракоптеры не справедливо и без аргументированной причины угнетаются зря. Достаточно было бы уведомления диспетчера и всё, или согласование формальное, которое на 99.9% будет одобрено.
                                                            0

                                                            Так… Потише вы там… Бедные птички. Эдак им придется ADS-B транспондеры таскать из-за вас.

                                                              0

                                                              Некоторые вон уже трекер таскают

                                                              0
                                                              Недавно на авиашоу, кто-то птичку движком самолёта измолол и поджарил.
                                                              А фоток разбитых обтекателей и пилотских стёкол больших пассажирских самолётов в инете навалом.

                                                              Трясти надо, если каждый детский шарик будут регистрировать, быстрей начнут менять подход.
                                                              А пока воздух военный и немного денежный.
                                                          0
                                                          физлицо имеет наинизший приоритет в сравнении с госзадачами, военными задачами, пассажирскими полётами и так далее. Если у военных учения, то центр может сказать: «Ну извини, вылетели три самолёта в твой квадрат, ничего не поделаешь». Периодически на запусках метеозондов случаются пересечения с летающей лабораторией космонавтов ИЛ-76, где они тренируются работать в невесомости. У них приоритет тоже предсказуемо выше.

                                                          Теоретически можно сделать зонд видимым для радаров и переложить все проблемы на диспетчера, просто уведомив его. Зонд обмотать фольгой или прикрепить уголковый отражатель. На 99.999% от диспетчера не потребуется ни каких действий, но с вероятностью менее 0.001%, он может скорректировать курс самолета буквально на несколько сотен метров. И то, больше для безопасности научной программы зонда, чтобы его не повредило воздушными потоками самолета, а чувствительные химические/механические сенсоры не сбились от выхлопа самолета (если зонд залетит в конденсационный след самолета что может оставаться длительное время). Зонд не может изменить траекторию подъема, а самолет может вежливо сместится чуть в сторону, чтобы не помешать зонду, что может войти в след самолета позже.
                                                            0
                                                            Пассажирский самолёт?
                                                            У него манёвренность так себе. Поэтому обходить за километр надо.
                                                            И да, надо учитывать что зонд может «дёрнуть» по отношению к самолёту в любую сторону.
                                                              0
                                                              Километр для самолета тоже исчезающе малая величина, за 100 км (7 минут до сближения) изменить курс несколько градусов. Увеличение траектории, так как угол малый, метров 10-20, что ни как не скажется на времени полета или расходе топлива.
                                                              +1
                                                              На высотах, где есть вероятность встретить авиалайнер (высоты около 10 км), шар будет несколько минут. Вероятность встретить самолет маловероятна. Судя по flightradar24 там низкая интенсивность полетов в сравнении с западным направлением от Москвы.
                                                              0
                                                              Можно об этом поподробнее?
                                                              Именно поэтому мы устраиваем охоту за зондом с призом на машинах – чтобы прямо по телеметрии его ловили ещё на спуске.

                                                              Похоже на RandomRace или это покатушки для своих?
                                                                0
                                                                Вопрос — а по каким причинам не удается сделать управляемый спуск?
                                                                Мне представляется, что вес увеличится не намного, зато пропадут все эти квесты с поисками и выкупами.
                                                                  0
                                                                  Тоже задумывался. Но это сложно, отдельный сложный проект. Планер или квадракоптер, чтобы немного корректировать курс при снижении.
                                                                    0
                                                                    Вы участвуете в этом стратосферном проекте?
                                                                      0
                                                                      Нет, N лет хочу сделать свой проект, цель как-раз только управляемый спуск в точку старта или безопасное место, если ветром совсем далеко унесет.
                                                                    0
                                                                    Алексей, если вы готовы это сделать. Возьмем вас к себе в команду.
                                                                      0
                                                                      Необходимо спуститься вниз не на парашуте, а на планере, таким образом чтобы нивелировать воздействие ветра (до 70км/ч). Это реально, добыть карту ветров на разных высотах, вместе с прогнозами погоды, хотя бы на ближайшие часы? Потому что без них придется искать энергию на двигатели, чтобы бороться с ветром.

                                                                      В общем навигация для сверхэкономного полета по ветру тут мне кажется самое сложное и тянет на миллион ;)
                                                                        0
                                                                        Спускаться можно на чём угодно, главное, попасть на широкое поле рядом с дорогой, по которой можно передвигаться на любом автомобиле, а не в леса-болота-город-деревню. Т.е. реальное управление нужно на последних минутах спуска, чтобы ткнуть на карту самую удобную/возможную точку посадки и система туда подогнала бы аппарат. Причём тут не важна большая точность.

                                                                        Если сервер весит не так много, то его вполне может потянуть коптер, который надо запустить на определённой высоте и он сам дотянет до нужного места. Тем более, если есть двухсторонняя связь с ним, то можно посадить довольно аккуратно.
                                                                          0
                                                                          т.е. это вопрос навигации

                                                                          Легкодоступных мест ОЧЕНЬ мало по сравнению с остальными, дороги, деревни, города это узкие полоски и точки.
                                                                          Если же вы хотите добавить сюда места, по которым вы сможете добраться на внедорожнике… то у вас для этого недостаточно данных. Попробуйте определить по гуглокартам хотя бы где есть деревья и болота а где ровненькие поля.

                                                                          Т.е. у вас начнутся сложности уже на этапе составления карты 'аккуратных' мест.
                                                                            0
                                                                            Вы когда-нибудь участвовали в GPS-ориентировании на автомобилях?
                                                                            Я довольно точно могу определить состояние местности по гуглеснимку и примерно прикинуть, как туда проехать. Сейчас, например, можно спрогнозировать, что по полям в той местности лучше не ездить, снег только сошёл и в полях много воды, можно хорошо подзастрять. Поэтому и говорю, что нужно поле рядом с дорогой, чтобы дойти пешком. Вот, например, такое, заросшее поле рядом с асфальтом, и по спутнику видно, как минимум, два заезда на него. Летом наверняка проезжается вдоль и поперёк.

                                                                            Если система может вывести аппарат в зону +-50..100 метров, и имеет канал связи с землёй, то ей оперативно по мере спуска можно задавать новые точки в секторе, куда она вероятнее всего приземлится.
                                                                              0
                                                                              Сверху там поля и по 5 км, чуть сложнее доставать, но там аппарат не пропадет и доступен (если координаты точно известны), точность в 50 метров избыточна даже.
                                                                                0
                                                                                Так и я про то же, rPman утверждает, что мест для посадки мало, я говорю, что их достаточно много, особенно, если можно постоянно корректировать точку приземления в процессе посадки, и заранее гнать туда машины.

                                                                                Диаметр поля можно выбирать в зависимости от точности системы наведения и текущей погоды, тот же SpaceX пытается ловить обтекатели, падающие с высоты 100 с лишним км с помощью сети на корабле. Т.е. имеющиеся в природе алгоритмы управления парашютом имеют довольно приличную точность наведения. А уж коптеры могут и в кузов машины сесть. Только для озвученной массы нагрузки в 5 кг там ценник за коптер с пятизначными суммами, дороже всей системы выйдет.
                                                                                  0
                                                                                  Конкретно в месте запуска шара RUVDS — леса и болота, и минимум дорог.
                                                                                    0
                                                                                    Причём тут место старта? Судя по текущим ветрам на earth.nullschool.ne стратостат понесёт сначала на северо-восток, потом на восток, как раз от Сима до Иваново долетит. Ставлю на треугольник Иваново-Приволжск-Вичуга, с полями там всё хорошо ;)

                                                                                    Речь идёт о создании управляемой системы, чтобы в процессе полёта стратостата определить примерный сектор приземления полезного груза, быстро найти на гуглеспутнике подходящую площадку, послать туда экипажи, которые смогут совершить управляемую посадку парашюта/планера/коптера. При этом, имея хороший канал связи стратостата с землёй, можно знать его точные текущие координаты и скорость, довольно точно прогнозируя его траекторию полёта и сектор посадки.

                                                                                    Собственно, всё уже было до нас: nearspace.ru/?page_id=258

                                                                                    Прям не терпится посмотреть на завтрашнее шоу.
                                                                                      0
                                                                                      Вообще-то можно с помощью сервиса NOAA HYSPLIT Trajectory Model, который спрогнозирует траекторию и место падения.

                                                                                      Управляемые системы давно запускают не только у нас — у меня в статье три видео полетов habr.com/ru/post/373641
                                                                                        +1
                                                                                        Вообще-то можно с помощью сервиса NOAA HYSPLIT Trajectory Model, который спрогнозирует траекторию и место падения.

                                                                                        Не хотел я его раньше времени светить, топикастер тут лотерею-угадайку проводит ;) Сегодня заскриншотил прогноз на завтра, посмотрим, насколько он изменится в момент пуска и какая будет реальная точка приземления.
                                                                                        Проблема прогнозов в том, что они считают среднестатического коня в вакууме. Как поведёт себя шар с грузом, какая у него парусность? До какой высоты достанет, вдруг раньше порвётся или выше поднимется? Какая будет реальная скорость подъёма? Какая форма парашюта, как управляется его крыло, реальная скорость спуска и планирования? Автоматика управления спуском нивелировала бы эти погрешности, чтобы обезопасить приземление и увести груз подальше от городов.

                                                                                        Спасибо за статью, классно на это всё смотреть. И радуюсь за парней из RuVDS, у которых более амбициозная задача — спустить с 30 км 5 кг груза, который пролетит больше 120 км.
                                                                                          0
                                                                                          Я также сохранил прогноз. Совпадает с моим представлением о континентальном климате на равнине, где не должно быть непредсказуемых турбулентностей. Ламинарный поток.
                                                                                          Возле моря я бы ожидал сильных вертикальных и горизонтальных потоков, а там болота и лес. Конечно при низкой скорости подъема его будет сильно сносить нижнюю половину пути. И от парашюта зависит как долго его будет сносить на спуске.
                                                                                          Я опасаюсь падения в непроходимую местность. Жалко если такая амбициозная задача где-то затеряется в лесу. Я бы о падении в город меньше опасался — это не юг РФ, где высокая плотность населения.
                                                                                          Ребята подошли к проекту очень профессионально, я бы только добавил бы туда счетчик Гейгера и микрофон для научности.
                                                                                          Возможно они попробуют и авиамодель. А если попытаются преодолеть сверхзвук…
                                                                                            0
                                                                                            Я опасаюсь падения в непроходимую местность. Жалко если такая амбициозная задача где-то затеряется в лесу.

                                                                                            В этой части России непроходимые места — только реки и озёра. Нет у нас непролазных гор и скал. Везде можно проехать или накрайняк пройти пешком километров 5-10 по лесу или открытому болоту. До Волги ЦОД не долетит, а в озёрах, надеюсь, гермобокс не утонет, и у парней наверняка есть резиновая лодка.

                                                                                            Я бы о падении в город меньше опасался — это не юг РФ, где высокая плотность населения.

                                                                                            В городах много недовольных людей, которые Хабр не читают, а если им поцарапать что-нибудь, могут и разборки учинить. Легко представить реакцию водителя, когда перед ним на дорогу падает ящик с парашютом. Да и деревенские могут быть не рады «москалям на жипах», шныряющих по их полям-огородам ;)

                                                                                            Микрофон там в гопрошке есть, в начале он будет записывать пшшшшшшшш, а потом тишину, потом опять пшшшшш и звук ломающихся веток, если удачно приземлиться.
                                                                                              0
                                                                                              Можно было микрофон использовать в научно-популярных целях — продемонстрировать изменение звука с высотой. По-моему попадалось видео с запуска, в котором на запускаемой платформе проигрывалась музыка. С высотой звук искажался.
                                                                                              Еще одно видео было про падение в заповедник с аллигаторами в Новом Орлеане. Спасли платформу через несколько дней с помощью смотрителей заповедника. На видео спасения аллигаторы были.
                                                                                              Пенопластовый ящик ничего не поцарапает, скорее его украдут.

                                                                                    0
                                                                                    Там и не нужен полноценный коптер, некая система для маневров с небольшой тягой.
                                                                                      0
                                                                                      Какая система обеспечит тяги в 5 кгс, чтобы хотя бы висеть в воздухе? Или падать с приемлемой скоростью как на парашюте не быстрее 5 м/с у земли?
                                                                                      Тут либо мощный коптер, либо приличный планер, либо управляемый парашют, который смог бы за время спуска отвести аппарат хотя бы километров на 10-15 от возможной точки падения. Причём желательно с автономной системой наведения, потому что в этой стране дорог нет, не везде получится успевать ехать достаточно близко от аппарата.
                                                                                        0
                                                                                        Тут либо мощный коптер, либо приличный планер, либо управляемый парашют
                                                                                        Мощный коптер сам по себе тяжёлый, планер лучше, но он большой, управляемый парашют слишком сложен, велика вероятность запутать стропы.

                                                                                        ИМХО, конструкция по принципу дельтаплана с управлением смещением ПН. Компактна в транспортном состоянии, весит немного, управляется элементарно.
                                                                                          0
                                                                                          Планер большой, но легкий. Воздушный шар тоже большой и ни как не мешает. Планер не полноценный, с короткими крыльями, чтобы немного управляемое падение было, типа Шаттла по сути. Можно парашют в конце выпустить.
                                                                                          Или гибрид парашюта и квадракоптера. Спускается на парашюте, небольшим пропеллером тягой в 0.1 кг подруливает по необходимости.
                                                                          0
                                                                          Какие получаются масса и объём спускаемой части? Хотя бы примерно?
                                                                          Да и не только американские военные давно управляемые парашюты применяют. Но даже студенты проекты делают. А в четверг будем смотреть в прямом эфире, как SpaceX будет обтекатели ловить.
                                                                            0
                                                                            Масса 5 кг примерно. Управляемый парашют сделать можно, но не просто.
                                                                              0
                                                                              Обычный планер, конструкция очень простая, проблема в том, куда лететь. И да, против ветра вы будет лететь по ветру ;)

                                                                              Собственно вместо парашюта можно из говна и палок состряпать обычный планер, который будет спускаться по спирали. Добавить рули поворота на основе простых сервомоторов, и вот вы уже управляемый.
                                                                                0
                                                                                Периодически запускают youtu.be/mKZ7TVaLLLM
                                                                                Сейчас интереснее следующий шаг — при спуске преодолеть звук.
                                                                                0
                                                                                Планер, или, скорее, миниатюрный аналог дельтаплана, управляемого перемещением ПН.
                                                                              0
                                                                              Спасибо. Отпишусь в личку позже.

                                                                          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                          Самое читаемое