Pozorovanie na hranici vesmíru
Iste si pamätáte, keď Felix Baumgartner skočil z hranice vesmíru. Do tejto výšky sa však dostávajú aj balóny spolu s elektronikou, ktoré vznikajú na Slovensku. PC REVUE oslovilo pána Radima Mutina (RM), ktorý stojí za balónmi označenými skratkou STS.
PC REVUE: Na stránke www.stsproject.net sme našli informácie o balónoch vypustených do stratosféry. Môžete nám povedať, ako takéto balóny fungujú a čo všetko obsahujú?
RM: Ide o latexové balóny, aké používajú meteorológovia na aerologické merania v atmosfére. Balón je napustený héliom alebo vodíkom. Ľahký plyn zabezpečí, že balón stúpa. Keďže so stúpajúcou výškou klesá tlak vzduchu, plyn v balóne sa rozpína. Tým aj balón zväčšuje svoj objem. Latexový materiál pri určitom objeme nevydrží tlak plynu vnútri a praskne. Tlak vzduchu pri zemi je okolo 1000 hPa, vo výškach okolo 38 km je už len okolo 5 hPa. Balón na zemi má priemer zhruba 2 metre, pri prasknutí až vyše 12 metrov.
V týchto výškach nad zemským povrchom, v stratosfére, už pekne vidieť zakrivenie Zeme a nádherný kontrast Modrej planéty a čierneho vesmíru. Práve preto je zaujímavé pod balón zavesiť náklad, ktorý obsahuje aj kameru alebo fotoaparát. Náklad, resp. box, v ktorom sú kamery umiestnené, musí byť tepelne izolovaný vzhľadom na extrémne nízke teploty, ktorým je vystavený na rozhraní medzi troposférou a stratosférou - až okolo -70 °C.
Keďže sa potrebujeme dostať k záberom z fotoaparátu, musíme sledovať polohu a výšku balóna, ale aj boxu pri návrate na zem. Sledovanie polohy a výšky je dôležité aj na komunikáciu s riadením letovej prevádzky. Zhruba tretinu času totiž balón s nákladom strávi vo vzdušnom priestore, kde sa môže vyskytovať letecká prevádzka. Vypustenie musia povoliť príslušné úrady. No najdôležitejšie je povolenie a koordinácia s riadením leteckej prevádzky v danej oblasti. Náš box obsahuje technické vybavenie, ktoré požadované údaje o polohe v priestore pošle na zem. Okrem toho môže posielať hodnoty nameraných veličín, ako je teplota, tlak, napätie batérie atď.
PC REVUE: Ako monitorujete pohyb týchto balónov letiacich až na hranicu vesmíru? Akým spôsobom sledujete, či balón splnil cieľ? Máte možnosť jeho let nejako ovplyvniť? Posiela vám balón priebežne nasnímané obrázky?
RM: V náklade sa nachádza elektronika - tzv. tracker. Používame výhradne nami vyvinuté trackery. Tracker obsahuje GPS, mikroprocesor a rádiový komunikačný modul. Tracker počas celého letu posiela údaje cez rádioamatérske frekvencie na zem. Údaje môže prijímať a dekódovať prakticky ktokoľvek s vhodným vybavením (prijímač, anténa, počítač), keď je v dosahu signálu. Dekódované dáta sa posielajú na server UKHAS (UK High Altitude Society), kde beží aplikácia na zobrazenie polohy balónov nad Google Maps.
Let našich balónov po vypustení nemáme možnosť nijako riadiť. No pred letom poznáme aktuálny vývoj prúdenia vzduchu v jednotlivých výškach. Podľa tejto predikcie vieme odhadnúť, ktorým smerom balón poletí. Takisto vieme vypočítať, ako rýchlo a do akej predpokladanej výšky balón stúpne. To isté platí aj pre návrat na zem, keď náklad nepadá smerom dole len vertikálne. Každý náš let je však experiment.
PC REVUE: Po tom, ako balón v stratosfére praskne, vracia sa neriadeným spôsobom k zemi. Neporuší sa pri návrate citlivá kamerová a komunikačná technika? Ako ho vlastne po dopade nájdete?
RM: Tak ako pri stúpaní balónu ani pri klesaní jeho dráhu nevieme ovplyvniť. Vieme však vypočítať rýchlosť klesania. Box s elektronikou a kamerami klesá na padáku. Ako náklad postupne klesá do hustejších vrstiev atmosféry, aj padák postupne začína plniť svoju úlohu, teda brzdiť pád. Pri dopade na zem je rýchlosť klesania obvykle menšia ako 5 m/s. Box je vyhotovený z tvrdeného polystyrénu. Pri pristátí nedochádza k poškodeniu polystyrénu ani obsahu boxu.
Keďže máme počas celého letu informáciu o polohe balóna a vieme predpovedať dráhu jeho letu, môžeme vopred vyštartovať smerom k predpokladanému miestu pristátia. Okrem pevných prijímacích staníc máme v dohľadávacom aute mobilné prijímacie a dekódovacie pracovisko. Keď už je box v malých výškach nad zemou (rádovo stovky metrov), dosah vysielača v trackeri sa znižuje zo stoviek kilometrov len na niekoľko kilometrov. Preto je pre nás.
Konkrétny spôsob dohľadania závisí od viacerých okolností: polohy GPS z určitej výšky nad zemou, smeru vetra, prístupových ciest, profilu terénu atď. Základom úspechu je zachytiť rádiový signál z trackera. Pokiaľ je to možné, dekódujeme poslednú polohu GPS, ktorú box vysiela. V takom prípade sa môže dohľadanie zmeniť na geocaching. Obyčajne však využívame na dohľadanie aj smerové antény a polohu boxu zameriavame podľa smeru a sily signálu. V jednom prípade sa dokonca podarilo dohľadávaciemu tímu byť pár metrov od miesta dopadu a sledovať pristávanie boxu.
PC REVUE: Na čo sa dajú využiť nasnímané zábery?
RM: Nie všetky balóny, ktoré sme doteraz vypustili, viezli kamery alebo fotoaparát. Počas letu balóna máme možnosť vykonávať rôzne meteorologické merania, testovať našu elektroniku v extrémnych podmienkach. Takisto môžeme testovať rôzne spôsoby prenosu telemetrie na zem. Medzi našimi experimentmi boli aj pokusy o dosiahnutie rekordnej výšky. To sa nám podarilo počas letu STS-6, keď sme dosiahli rekordných 43 835 metrov a zapísali sme sa tak na druhé miesto aj vo svetovom rebríčku rekordov. Nami nasnímané zábery sa už párkrát objavili v médiách, výber snímok máme aj na našom webe.
