Středa 1. dubna 2020, svátek má Hugo
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Středa 1. dubna 2020 Hugo

Balon nesmí překročit hranice za žádnou cenu. Ale jak na to?

aktualizováno 
Máme počítač, který disponuje pouhými dvěma kilobyty operační paměti a musí uřídit balon. Musí kontrolovat, zda nemíří někam, kam nesmí a k tomu ve správný moment postupně odpálit dvě pyropatrony. Jak zabránit přeletu hranic a zajistit hladký průběh naší soutěže a experimentu Stratocaching?

Palubní počítač Dropionu musí nejen vydat povel k vysypání semínek v předepsané výšce, ale musí umět zareagovat i na situace, které by mohly celý let ohrozit. Z pohledu leteckého provozu je zásadní situace, kdy by měla celá sestava překročit státní hranice. Stejně tak se musí zamezit tomu, aby balon vystoupal s Dropionem příliš vysoko. Hrozilo by totiž, že praskne a celá sestava spadne na zem i s kusem balonu.

Co všechno dokážou pouhé 2 kB operační paměti

Fotogalerie

Řídící počítač navrhl a speciální software pro Stratocaching napsal Martin Procházka z Laborek.cz. Systém řízeného ukončení letu má za úkol odpálením pyropatron vypustit stratokešky a následně oddělit balon od Dropionu. Požadavky na systém vycházejí nejen z požadavků hry na řízené vypuštění stratokešek v určité výšce, ale i právě z nařízení ÚCL, podle kterého je nutné ukončit let v případě, že hrozí překročení státní hranice.

Jako zdroj informací o poloze je použito GPS v modulech RTTY a APRS (vysvětlení viz. boxík), které zajišťují vysílání telemetrie. Tím je zajištěna redundance systému. Srdcem počítače, dalo by se říci řídící jednotky, je nyní mikrokontroler Atmega 328p, spojený přímo (resp. přes převodník napěťové úrovně) s moduly.

Pomáhá nám dálnopis

  • APRS je zkratka pro Automatic Packet Reporting System, který využívají radioamatéři právě třeba pro sledování pozic balonů nebo pro přenos telemetrických dat. Více na www.aprs.org.
  • RTTY je zkratka pro Amateur Radio Teletype, neboli dálnopisný systém využívaný radioamatéry na celém světě, více na www.rtty.com.

Kromě souřadnic lze z GPS vyčíst také jejich přesnost, platnost, výšku, počet viditelných satelitů a přesný čas UTC (Coordinated Universal Time - koordinovaný světový čas). Mikrokontroler navíc sám počítá čas od zapnutí napájení, což činí systém též do jisté míry odolnějším proti poruše některého ze systémů.

Mikrokontroler po zapnutí nejprve nějaký čas čeká, což je ochrana proti náhodnému odpálení na startu. Následně čte z GPS a data vyhodnocuje na základě poskytnuté přesnosti a počtu viditelných satelitů. K ukončení letu dojde, pokud balon vystoupá nad určitou výšku nebo pokud začne výšku prudce ztrácet či se vzdálí od místa startu tak, že hrozí překročení státní hranice. Alternativně pro případ ztráty obou GPS je zde pojistka časová, která ukončí let po uplynutí nastaveného času bez ohledu na vše ostatní. To vše zajišťuje mikroprocesor s operační pamětí pouhé 2 kB, což je oproti dnešním velikostem operačních pamětí u stolních počítačů úsměvné. To kladlo na autora systému Martina Procházku velmi zvýšené nároky při psaní samotného programu.

Ukončení letu probíhá tak, že se nejprve sepne relé roznětného okruhu vypouštění kešek a po minutě je stejným způsobem odpálena pyropatrona držící balon.

Část výbavy Dropionu.

Část výbavy Dropionu. Uprostřed dvě kamery Axis řady F pro přímý přenos z Dropionu během letu.

Dropion prodělal lifting

Dropion prošel tvarovou optimalizací. Jeho konstruktér Petr Bakoš ořezal všechno, co se při prvním letu nevyužilo, nebo co nebylo potřeba. Naopak doplnil některé důležité opomenuté detaily. Dropion 2.0 je navržen tak, aby tvořil jeden celek, všechny tvary mají nějakou funkci. Každý díl Dropionu lze při poškození jednoduše vyměnit a systém lze případně rozšířit o další nástavby a moduly.

Jak vypustit semínka ...

V nabyté poloze je středový teleskopický díl držen přes palník. Je umístěn uvnitř profilu v kovovém krytu. Když palník shoří, guma uvnitř cukne profilem o cca 20 centimetrů směrem dolů. Ve spodní poloze je doraz opět z latexové gumy, který profil měkce dobrzdí. Vznikne tak zároveň zpětný ráz, který je pojistkou, kdyby se náhodou některému semínku nechtělo ven.

Dropion 2.0 navrhnutý ve 3D softwaru Rhinoceros.

Dropion 2.0 navržený ve 3D softwaru Rhinoceros. Světle modrá jsou semínka. Zelená uprostřed je teleskopická tyč.

Je nižší, má menší křídla a robustnější držák semínek, který byl loni uchycen jen na pojistném lanku, „díky“ čemuž došlo při divokém sestupu stratosférou (rychlost zde překračuje 200 km/h) k uražení GoPro kamery. Držák totiž na lanku tancoval tak divoce, až křídlo s kamerou doslova uřízl.

Proto má centrální tyč, která drží celý Dropion pohromadě a zároveň zajišťuje uvolnění semínek, teleskopickou konstrukci. Po výbuchu pyropatrony se tedy nepřeruší celá, ale pouze se vysune a semínka uvolní. Pyropatrona je ukryta vevnitř v kovovém krytu a nemůže tak semínka ožehnout (loni byla některé lehce očouzená). Během letu brání torznímu pohybu a při přistání také díky latexovým gumám slouží jako tlumič. Letos je nově navržena jako teleskopický profil.

Používáme palníky (pyropatrony) dvou typů. Postřel či mikronálož výrobce DELAMER, typ MD1 nebo KELLER typ HE1.

Celý Dropion 2.0 byl nejprve namodelován ve 3D softwaru Rhinoceros a poté kompletně vytištěn na 3D tiskárně Stratasys firmou MCAE Systems. Některé díly jsme použili přímo z tiskárny, jako například středovou teleskopickou tyč vytištěnou z „leteckého materiálu“ Ultem. Jiné komponenty byly zaformovány a odlity z polyuretanové pěny dodané firmou BASF. Vypěnění jednotlivých dílců nám provedla společnost Techwin.

Gondola bude nově klesat na padáku PEGAS STRATO 72, který pro nás speciálně navrhla a ušila česká firma Pegas. Tento padák má při stejném výkonu téměř poloviční hmotnost oproti loňskému. Při testech jsme na něm z věže Hydrometeorologického ústavu pustili naši jedinou, téměř čtyřkilovou frézku. Přežila samozřejmě bez problémů, i když dopadla na kovový kryt od kanálu.

Dropion napájí sedm nezávislých zdrojů.

Dropion napájí sedm nezávislých zdrojů.

Přímý přenos z okraje vesmíru

Tento rok bude na palubě Dropionu sedět nová AXIS kamera řady F, která nám v přímém přenosu nabídne hned dva obrazy současně. Jeden dolů na zeměkouli, druhý nahoru do vesmíru. Kamera má FullHD rozlišení a 105° horizontální úhel záběru, což je o celých 25° více, než jsme měli loni. Kamera ještě nebyla oficiálně uvedena na trh, takže naši čtenáři ji v činnosti uvidí v Česku jako první.

Semínka z Nuseláku

YouTubeři MadBros si pohráli se semínkem Logitechu a hodili ho z mostu. Uvnitř byla GoPro kamera, takže se můžete podívat, jaké to je, rotovat z Nuselského mostu.

Video na YouTube kanálu MadBros zde.

YouTubeři MadBros hodili naše semínko z Nuseláku.

YouTubeři MadBros hodili naše semínko z Nuseláku.

Pro přenos videa využijeme opět malou multipolarizační anténu na palubě Dropionu, kterou vyvinuli odborníci na ČVUT FEL pod vedením Zbyňka Kocura. Radiový signál budeme dole přijímat 120 centimetrů velkou parabolickou anténou, která se bude automaticky natáčet za Dropionem na základě souřadnic, které nám Dropion pošle přes technologie RTTY a APRS. Tyto technologie máme k dispozici díky radioamatérům, kteří pro letošní Stratocaching udělali opět hromadu práce.

Celou automatiku natáčení paraboly za Dropionem připravil Martin Blaho, kterému patří velké díky. Jakmile budeme mít video signál, zabalíme ho pomocí CamStreamer aplikace od společnosti NetRex do vhodného formátu a pošleme přes internet na Technet.cz streaming servery. Odtud vám video z Dropionu společně s videem z místa startu a z řídícího střediska v laborkách ve Slaném naservírujeme přímo do obýváku.

Může se snadno stát, že obraz z Dropionu během cesty nahoru a zpět vypadne. Použitá technologie má své limity, a pokud bude po cestě hustší oblačnost nebo Dropion odcestuje příliš daleko, o obraz přijdeme. Při takovémto experimentu, který je v dané kategorii (nejsme NASA) doslova na hraně technických možností, je nutno počítat se vším. Do deseti kilometrů výšky by však měl fungovat bez problému i při horším počasí. Minule jsme dokonce dokázali odstreamovat celou cestu.

.

Autoři:

Přechod na DVB-T2

Od 27. 11. probíhá postupný přechod na vysílací standard DVB-T2. Proces by měl být dokončen do poloviny roku 2020. Diváci si tak musí pořídit televizi s podporou kódování H.265 (HEVC) nebo starší televizi doplnit vhodným set-top boxem.

  • Nejčtenější

Pomalá epidemie koronaviru. Česko nehodlá nákazu zastavit, ale modifikovat

Česká republika se v příštích týdnech nebude snažit epidemii způsobenou koronavirem COVID-19 za každou cenu zastavit....

Transatlantická pohroma. Podívejte se na vývoj koronaviru v grafech

Různé země volí ke koronaviru rozličné přístupy. V základních grafech vás provedeme situací v několika státech, které...

Česko šije roušky, ale vyrábí i špičkové masky pro americkou armádu

Češi vyrábějí nejen domácí roušky, ale i „high-endové“ ochranné prostředky pro ty nejnáročnější podmínky. A s využitím...

Izraelci mají fígl, jak urychlit testování. V Česku však chybí něco jiného

Na sociálních sítích i v některých médiích vzbudila ohlas zpráva z Izraele. Prý tam vědci mají nový trik, který jim...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Počty úmrtí v Itálii mohou být velmi podhodnocené, tvrdí analýza

Analýza italského starosty naznačuje, že v některých částech země se prudce zvýšila úmrtnost. Jen menší část zesnulých...

Premium

Španělská nepoučitelnost. Proč zde koronavirus řádí jako v Itálii nebo Číně

Dlouhé týdny Španělé sledovali, co se děje v Číně, Íránu a Itálii. Ale nepoučili se. Laxní politici opakují stejné...

Premium

INTERAKTIVNÍ GRAF: Porovnejte, jak se koronavirus šíří v různých zemích

Statistik, jak se šíří pandemie nového koronaviru, existují spousty. Někdy je ale těžké dát různá čísla do kontextu....

Premium

Milostná zápletka mladých lidí. Ústřední dvojice tuší, proč je Slunečná hitem

V lednu vstoupil na televizní obrazovky seriál Slunečná a od té chvíle si získal velké množství fanoušků. Nemalou...

  • Další z rubriky
Premium

Třeba nás někdo mnohem inteligentnější už dávno sleduje, říká astrofyzik

Kde se ve vesmíru vzal život? Kolik existuje světů? Co si počneme, až jednou budeme muset opustit Zemi? I to řeší v...

Ke Slunci míří unikátní sonda. Česko na ní ukazuje, že se vesmíru nebojí

V pondělí nad ránem se vydala na svou cestu poměrně unikátní sonda Evropské kosmické agentury, která má zkoumat Slunce....

Země má dočasně druhý měsíc, je velký jako osobní auto

K Zemi se dostalo malé těleso, které zachytila naše gravitace. Objekt velký asi jako automobil má elipsovitou dráhu,...

Předpovědi počasí už šedesát let pomáhají družice. Prapůvod mají ve sci-fi

První nápady na sledování počasí z vesmíru se objevily před necelými sto lety. Smělé plány se však staly skutečností až...

Poradíme: Aby mateřství bylo plné radostí
Poradíme: Aby mateřství bylo plné radostí

Zjistila jste, že jste těhotná nebo už máte doma roztomilé batole? Mít děti je obrovská radost, ale zároveň to znamená přemýšlet, jak vše zorganizovat a zaplatit. Na zdraví, zvlášť těch nejmenších, nelze šetřit. Poradíme vám, kde získat nějaké výhody a ušetřit.

Najdete na iDNES.cz