Полети със стратосферни балони

След повече от година обсъждания, проектиране и разработка, дойде уреченият ден, в който да си изпробваме възможностите. В петък по пладне в село Голям Чардак бе пуснат първия метеорологичен балон на CART Lab с няколко научни експеримента в полезния му товар. След близо три часов полет, по време на който максималната достигната височина бе 32852 метра, балонът се приземи недалеч от най-високата точка на Твърдишкия проход, на около 117 км североизточно от Голям Чардак. Профилът на полета му изглежда така:

Проследяването на полета бе много успешно -- получавахме телеметрични данни без прекъсвания и се озовахме в почти реално време в района на приземяването, който се оказа възрастна букова гора с височина на дърветата около и над 40 метра. Определихме в короните на коя група дървета се е закачил полезният товар, но така и не успяхме да го зърнем в късния петъчен следобед.

Съботния ден прекарахме в подготовка за нови подвизи -- свързaхме се с алпинист и се снабдихме с подходящ дрон.

В неделя сутринта отново бяхме там, с надеждата да успеем да приберем полезния товар. За радост утрото бе много късметлийско. Може би благодарение на различния ъгъл на слънчевите лъчи, най-сетне успяхме да забележим това, което търсехме:

Снимка: Атанас Терзийски

Оттам нататък наблюдавахме урок по катерене, изнесен от Петко:

Снимка: Атанас Терзийски

Снимка: Атанас Терзийски

Час по-късно одисеята завърши успешно:

Снимка: Атанас Терзийски

Необработени видео записи от пускането на балона и от прибирането на полезния му товар са достъпни тук:

-- първа част (пускане): https://youtu.be/73DTmjCZceQ
-- втора част (прибиране): https://youtu.be/WkcOSks7gW4
-- трета част (прибиране): https://youtu.be/byNJvxNRkzY
-- четвърта част (прибиране, от птичи поглед, заснето от Лъчезар Илиев): https://youtu.be/fAJj8NG7YH8

Още снимки бихте могли да разгледате в тези два албума:

https://photo.uni-plovdiv.net/vedina/Balloon/Balloon-2017-09/

https://photo.uni-plovdiv.net/ksx/2017/balloon-1/

Завършвам пращулката с още един кадър, заснет от Наско:

Снимка: Атанас Терзийски

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

Последната промяна е направена от vedrin на Чет Апр 05, 2018 2:23 am; мнението е било променяно общо 5 пъти

Ведри, доста лаконично си разказал всичко от изминалия уикенд, но ако трябва да се изпадне в детайли сигурно книга може да се напише. Иначе ние всички отдавна се познаваме и скитаме по планините, но тези преживявания с гоненето и търсенето на балона определно ще останат едни много ярки спомени.... дори борбата с пиринския клек бледнее Smile

Всъщност идеята за балона се роди точно в начлото на тази година в няколко писма, помниш ли? После Стоянчо (Стоян Тенев) също се запали и ето... успяхме да я реализираме в този й вид. Иначе планираме да пуснем още балони, чрез които да снемаме и следови концентрации на разни атмосферни газове - кислород, озон, CO2 и т.н. за каквото има подходящи сензори. Надявам се след като анализираме снетите данни да има какво интересно да представим.

	ksx написа:
	...сигурно книга може да се напише...

Точно тия дни чета една книга, която Дидо ми препоръча -- "Aquarius" от Владимир Христов - Вовата. В нея авторът разказва как си е построил сам яхта и с нея е обиколил света, в годините на зрелия социализъм и непосредствено след тях. Чета и се смея на глас, до припадък. Та и ние горе-долу като него, само че засега на тема балони в стратосферата. Smile

	ksx написа:
	Всъщност идеята за балона се роди точно в начлото на тази година в няколко писма, помниш ли? После Стоянчо (Стоян Тенев) също се запали и ето... успяхме да я реализираме в този й вид.

Началото е повече от успешно, Наско. Направо съм удивен, честно! Може би благодарение на подходяща смесица от вдъхновение, опит, упоритост и малко късмет...

ksx написа:

Иначе планираме да пуснем още балони, чрез които да снемаме и следови концентрации на разни атмосферни газове - кислород, озон, CO2 и т.н. за каквото има подходящи сензори. Надявам се след като анализираме снетите данни да има какво интересно да представим.

Интересни ще бъдат данните -- дано успеете скоро да ги обработите и публикувате.

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

Браво на екипа! Ще очаквам продължение...

Това е интересно! Какво представляваше полезния товар и какво сте мерили/събирали? С какво беше пълен балона и от какво се пука, преди да падне?

_________________
Две неща движат този свят - инатът и шубето.

Наско, би ли разказал малко повече за следовите концентрации? Питам, защото споделих тази форумна нишка в soc.culture.bulgaria и впоследствие Nick е написал следното в своя коментар там:

	Цитат:
	> Следови концентрации? В химията това означава стотни, ако не и хилядни от > процента. А не мисля, че кислорода и CO2 имат такава концентрация в > атмосферата? Ама това повече за протокола, не е заяждане.

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

	mislesht написа:
	Това е интересно! Какво представляваше полезния товар и какво сте мерили/събирали? С какво беше пълен балона и от какво се пука, преди да падне?

Полезния товар беше електроника, проектирана и сглобена от физика Стоян Тенев:

В сферата е предвидено да има датчици за температура, налягане, влажност, интензивност на UV облъчване, радиационен фон, фини прахови частици, атмосферни газовe (включително следови такива) и др., а също и камера с обектив, който не е fish-eye, за разлика от повечето други подобни експерименти, за които сме чели. Вграден е също и GPS. На няколко метра от сферата е другата част от полезния товар -- антената. Стоянчо реши да я изнесе настрани, за да избегне доколкото е възможно интерференции между нея и измервателните сензори. Предвидена е възможност и за добавяне на още сензори, в зависимост от конкретните нужди.

Данните от всички тези датчици се измерват и записват ежесекундно в паметта на полезния товар. Част от тях се изпращат веднъж на всеки 20 секунди по LoRA радио връзка до няколкото наземни приемника, също проектирани и изработени от Стоянчо.

По този начин успяхме да постигнем пълна независимост от други наземни и сателитни комуникационни мрежи. Това е полезно, тъй като е възможно в района на приземяване да липсва обхват на тези мрежи, както точно се оказа и в нашия първи опит с приземяването край Буковец.

Конкретния балон беше напълен с около 2000 литра хелий с чистота по спецификация около 99.9%. При издигането му нагоре вътрешното налягане остава постоянно, а външното (атмосферно налягане) пада. Това води до раздуване на балона и в един критичен момент той се пръсва. В този момент обема му вероятно е бил около 8 пъти по-голям от този при излитането. Важно е при пълненето на балона да се вкара минималното количество хелий, което би осигурило издигането му. Освен, че така пестим хелий, по-същественото е, че по този начин балонът би могъл да се издигне на по-голяма височина, тъй като би се пръснал по-късно. Балонът, който ползвахме, е за височини до 30 км -- ние успяхме леко да надхвърлим спецификацията му. Разбира се, има и по-големи (и скъпи) балони, с които би могло да бъде издигнат и значително по-тежък полезен товар още по-високо в стратосферата и дори до началото на мезосферата.

В часовете преди пускането възникна някакъв проблем с камерата -- снимаше видео около 2 минути и след това спираше. Предполагаме, че случайно е влязла в motion-detect режим, но нямахме достатъчно време да преодолеем овреме тази спънка, тъй че първия ни балон летя без камера -- Стоянчо я свали от платката в последния момент. Следващия балон, който би могло да пуснем още тази есен, преди първия сериозен сняг, задължително ще снима и видео. В случая нямахме възможност за отлагане на първия полет, тъй като бяхме получили разрешително за пускане на балона от Голям Чардак в периода от 1-ви до 10-ти септември, а прогнозите за 9-ти и 10-ти септември бяха още по-неблагоприятни отколкото за 8-ми септември, що се отнася до скоростта и посоката на вятъра във височина.

Общо взето това, което успяхме да направим в миналите дни, е интеграционно и експлоатационно тестване. Оттук нататък следват подобрения въз основа на научените уроци, добавяне на още сензори и поне още два полета, за които имаме в наличност балони и хелий, които ще се явяват основния разход занапред, особено ако все така успешно се справяме с проследяването и прибирането на полезния товар. Хубавото е, че обикновено през октомври-ноември скоростта на ветровете в по-високите слоеве на атмосферата е по-ниска и това би скъсило дължината на хоризонталния пробег на балона. В миналите дни всяка от трите проследяващи коли навъртя над 1200 км в дейностите по прибирането на товара. На карта по-долу (която е и връзка към версия с по-висока резолюция) със синьо е дадена следата на полезния товар, а с други цветове -- пътя на всяка от колите до мястото на приземяване, до което пътувахме по два пъти:

До последния момент съществуваше несигурност дали полезния товар ще падне на юг или север от Стара Планина. Поради това и автомобилите се движиха по толкова различни пътища, за да покриват различни райони в последната фаза от полета, когато пряката видимост към полезния товар се затруднява в пресечен терен. Разбира се, бяхме следили прогнозите за ветровете във високите слоеве на атмосферата и общо взето уцелихме посоката (прогнозата даваше движение на североизток, около 60 градуса, а реално се оказа около 63.138 градуса -- с малко повече източна компонента). По-сложно бе да определим дължината на пробега. Според американския GFS модел приземяването трябваше да бъде в околностите на вр. Трънка в Сърнена Средна гора южно от с. Турия. Европейският ECWMF модел пък надценяваше скоростта на вятъра, което водеше до очаквано приземяване край с. Майско в Еленския Балкан. В крайна сметка обаче неговата прогноза очаквано се оказа по-близка до истината, макар и тя да бе също твърде неточна.

Наско и Стоянчо вероятно ще пишат по-късно днес по-подробно. В момента са заети с обработване на суровите данни от сензорите, към които трябва да бъдат приложени разни преобразувания, специфични за всеки от сензорите, така че данните да придобият удобен за ползване вид.

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

Последната промяна е направена от vedrin на Нед Сеп 17, 2017 10:17 pm; мнението е било променяно общо 1 път

Много забавно начинание, поздрави Smile

Каква е крайната цел, заради която се събират данните?

_________________
Бутам след осмата бира Very Happy

	dido написа:
	Много забавно начинание, поздрави Каква е крайната цел, заради която се събират данните?

Евентуално научна публикация, в случай, че данните се окажат достатъчно интересни. А иначе -- обикновено любопитство и мерак да бъдат пробвани нови хрумвания в стил "направи си сам". Smile

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

vedrin написа:

Наско, би ли разказал малко повече за следовите концентрации? Питам, защото споделих тази форумна нишка в soc.culture.bulgaria и впоследствие Nick е написал следното в своя коментар там:

	Цитат:
	> Следови концентрации? В химията това означава стотни, ако не и хилядни от > процента. А не мисля, че кислорода и CO2 имат такава концентрация в > атмосферата? Ама това повече за протокола, не е заяждане.

Да, точно така... стотни и хилядни и горе-долу е толкова, напр. 400 ppm за CO2. Разбира се, че можех да го напиша и по-прецизно, а не толкова общо защото даден газ може да е следови в зависимост от височината, напр. озона. В крайна сметка идеята ни е да измерим атмосферата до колкото е възможно по-пълно в зависимост от разумните технически възможности (какви сензори за какви газове) и разбира се бюджета. Това всъщност не е толкова тривиално и не зная да се прави в България в пълнота. До колкото ми е известно от НИМХ към БАН пускат два балона (сонди) дневно за придобиване на данни, необходими на общността за прогнози - височинен профил на вятъра - посока и скорост, температура, влажност до към 19-20 км. до колкото съм разглеждал данните им. Те приемат данните по радиовръзка, а балона с товара се разбива/изоставя. Иначе ние планираме да мерим доста повече неща, освен филмчетата. Това в крайна сметка ще предоставяме и много ценна информация на общността и човечеството. Лично на мен ще ми е интересно да видя как варира височината на тропосферата над България в зависимост от сезона. Такива данни няма как да се снемат от друго място на света все пак, нали? Като се замисля обаче над огромния разход за всичко това едва ли бихме могли да стигнем до ниво при което да пускаме регулярно балони... но ще видим. Засега е тръпка определено. До момента само съм гледал филмчета и знам, че балоните са основен метод за снемане на данни от атмосферата, но никога не съм пипвал такива неща Smile

vedrin написа:

	mislesht написа:
	Това е интересно! Какво представляваше полезния товар и какво сте мерили/събирали? С какво беше пълен балона и от какво се пука, преди да падне?

Наско и Стоянчо вероятно ще пишат по-късно днес по-подробно. В момента са заети с обработване на суровите данни от сензорите, към които трябва да бъдат приложени разни преобразувания, специфични за всеки от сензорите, така че данните да придобият удобен за ползване вид.

Ведри, ти си описал много детайлно всичко, така че засега не се сещам какво да добавя... освен ако не възникнат специфични въпроси.

vedrin написа:

	dido написа:
	Много забавно начинание, поздрави Каква е крайната цел, заради която се събират данните?

Евентуално научна публикация, в случай, че данните се окажат достатъчно интересни. А иначе -- обикновено любопитство и мерак да бъдат пробвани нови хрумвания в стил "направи си сам". Smile

Да, може и така да се каже, но нека не подценяваме колко ценни са тези данни както казах. От една страна е много скъпо да се снемат, от друга са и изключително полезни. Вчера в един блог в интернет намерих една мисъл, която много ми хареса, ето я: Not here to worship what is known, but to question it!

vedrin, Nick написа:

> Ето го отговорът на Наско на този и други въпроси:

> http://planina.e-psylon.net/viewtopic.php?p=120971#120971

Уф, все пак си го занимал човека Smile

.

Общо взето, както и предположих, че е станало.

Благодари му от мое име, че не ми се регистрира само за това във форума и
им пожелай успех от мое име, моля.

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

Заснето от студент видео с отварянето на сферата с полезния товар в Пловдивския Университет: https://youtu.be/Ht57XgjiqMs

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

Кратък видеоразказ, подготвен от Георги Димитров: https://youtu.be/SRQuX39axpA

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado

Балонът е минал през височини, където летят пътнически самолети, това как се съгласува с гражданското въздухоплаване?

	Митак написа:
	Балонът е минал през височини, където летят пътнически самолети, това как се съгласува с гражданското въздухоплаване?

Подава се заявка за провеждане на взривни дейности и мероприятия, включващи лазерни, прожекторни, пиротехнически ефекти или пускове на балони и летящи фенери до ДП "Ръководство на въздушното движение", в която се посочват дати, часове, местонахождение и други параметри на мероприятието. В отговор се получава уведомление дали то може да бъде проведено.

_________________
"Caminante son tus huellas el camino y nada más;
caminante, no hay camino, se hace camino al andar." -- Antonio Machado