Серия «Самодельный стратостат»

Все произошло спонтанно, никто нас не заставлял. Просто я собирался по делам в Питер, а в чате мне написали что-то типа: так может тогда запустим? Будто драгдиллер предлагает, отказываться нельзя. В общем опустим лишнее, я постараюсь без технических деталей (если что, раскрою в коментах по требованию, там были приключения) - у нас было КОЕ-ЧТО новое. Как мы это КОЕ-ЧТО провалили, почему и что из этого вышло? Поехали!

Если кто не понимает "о чем речь". Коротко: мы запускаем самодельные стратостаты/зонды с камерой/камерами на борту, потом их ищем, достаем и скидываем чего они там наснимали. Подробней в моем профиле в серии "Самодельный стратостат". Там начинается все со сборки "с нуля" и дальше "по нарастающей"

Оборудование

Принципиальная схема не поменялась. Это по прежнему шар, ниже парашют, ниже - все остальное (мы называем это "полезная нагрузка").

Шар

Так как запуск спонтанный, какого-то супер-шара мы не заказывали. Но у нас в запасах были два по 600гр. Их расчетная высота - 26км. Но мы не собирались ставить рекорды по высоте, мы хотели протестить КОЕ-ЧТО другое. Так что 600й шар нас устроил. Запускали его.

Бокс

В этот раз сделали новый, поменьше. Дело в том, что в этот раз у нас не летал RPI + его питание (павербанк). Отсюда 2 последствия:

1. Размер бокса сильно уменьшился

2. Мы лишились активного обогрева

Первый момент - положительный. Со вторым придется что-то "думать". Надумали мы - химические стельки из спортмастера (это прям спасибо нашим гостям на этом запуске!). Ну а что? Есть не просят и греют. Активировали такую стельку, накрыли ею павербанк чтоб не замерз при -53С и вроде норм. Во всяком случае, раз вы видите первое фото в этом посте - значит павербанк не замерз :3

Итого в боксе у нас: павербанк для питания камеры, спутниковый трекер Азимут Иридиум (он у нас уже летал и мы знаем его "особенности") и химическая стелька для обогрева - все.

Парашют

Бесстропный. Тот же что у нас уже летал не раз. Ничего нового

Камера

Наша обычная insta360 ONE X2. Режим 4k 30fps. Налетала уже в стратосфере прилично у нас. Ничего нового.

КОЕ-ЧТО

Я только из-за этого согласился на этот запуск, потому что уж очень хотелось это испытать - радиозонд Vaisala RS41-SGP. Это готовое устройство, которое должно было решить наши насущные проблемы, а именно:

1. Фиксация температур ниже -40С. Наш градусник на RPI не фиксировал температуры ниже -40С. Это устройство с этим справилось на все 100!

2. Фиксация высоты на протяжении всего полета. Если кто не помнит, наш спутниковый модуль для RPI имел обыкновение "периодически" терять сигнал и нам приходилось потом на земле восстанавливать показания высот (разными способами). Это устройство - не справилось. Видимо проблема не в навигационном модуле, "а в чем-то другом". В этот раз мы потеряли спутниковый сигнал примерно на 5км и больше он не вернулся (но уже по другой причине, об этом ниже)

Тем не менее считаю, что потенциал у этого устройства и сборки в целом - отличный. Будем пробовать еще.

Как он работает? Он имеет GPS модуль и набор сенсоров: давление, температура и влажность. Так же он имеет радиопередатчик. Все показания (GPS и сенсоры) он передает по открытому радиоканалу в диапазоне 400-433MHz. Внутри себя ничего не хранит.

Отсюда важное изменение нашего геймплея:

Если мы потеряем радиосигнал - мы потеряем данные за это время.

Из положительного :

1. это должно быть очень весело - преследовать стратосферный зонд на автомобиле!

2. мы будем видеть все показания в реальном времени! для этого мы закупили отдельный планшет, usb-радиоприемник, антенну, поставили нужный софт и все протестили (как оказалось - плохо, но об этом позже).

Готовимся

Из газа мы снова взяли технический водород потому что дешево. Да опасно, но мы не курим и никому не советуем. Особенно рядом с 40 литрами водорода. Если кто первый раз - советую гелий. Подороже, но зато в бесконечное количество раз спокойней.

Качаем как обычно: мы знаем вес нашей полезной нагрузки (~1.5 кг в этот раз) и у нас есть безмен (весы такие)! соответственно цепляем безмен к шару и качаем шар пока на безмене не будет чуть больше 1.5 кг.

Место запуска мы в этот раз выторговали у ОРВД рядом с городом, где-то под Гатчиной, точно не помню и смотреть лень. Мы подумали, что если нам не разрешат запуск поближе (раньше это было 400 км от города), то мы никуда не поедем и запускать не будем. Но нам разрешили без проблем. Вот наш полетный план на этот запуск:

(SHR-ZZZZZ

-ZZZZ0700

-K0300M3000

-DEP/5920N02957E DOF/231126 OPR/ИВАНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ +79311231234 operatormail@gmail.com

TYP/SHAR RMK/ОБОЛОЧКА 300 ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ SID/VSTK0160)

Личные данные, понятно, заменил.

По прогнозу траектория была хорошей. У нас был риск, что он полетит на север - там Питер и финский залив. Это плохо. На северо-восток - там Ладожское озеро. Тоже не очень. Запад и юго-запад - военный полигон. В общем ситуация была "на тоненького". Но нам повезло, курс был на восток (хе-хе "всегда на восток" ©). Разница "фактическое приземление vs прогнозируемое" - 6 км. Считаю это очень хорошим прогнозом. Но, если кто-то вдруг еще думает, что можно обойтись без спутникового трекера - найти зонд просто по прогнозу траектории - не можно. Даже с погрешность в пару сотен метров - вы его уже никогда не найдете!

Накачали и звоним нашему диспетчеру. За 30 минут до времени запуска (из полетного плана) он должен нам произнести в трубку - разрешаю использование воздушного пространства. Что он и делает. Мы дожидаемся назначенного времени, отпускаем наш зонд и я прыгаю "за приборы" - теперь нам надо принимать радиосигнал с зонда и смотреть что он и где он!

На этой фотке высота где-то 2800 м и температура за бортом -20С. Сразу скажу: самая низкая температура, что мы успели зафиксировать за этот полет -53С!

В общем все на места, я за штурмана, человек отвечающий за хавчик в дороге - на заднем сиденье!

Погнали

... но не долго(( Пока водила мчал как пёс, я мониторил показатели. Где-то в районе 3500 м наш зонд теряет сигнал GPS. Это то, что у нас случается регулярно и мы уже не знаем, что с этим еще можно сделать. Т. е. зонд работает - он присылает показания датчиков. Мы видим что за бортом уже температура -53С, но данные GPS отсутствуют.

Штош... не впервой. Надо ждать пока прокашляется GPS, а пока погнали по прогнозируемой траектории - нам надо держать зонд в прямой видимости, чтобы принимать сигнал. Гоним и видим, что еще через несколько минут пропал радиосигнал полностью.

Мы должны были сделать что-то не так (традиция). В этот раз мы вставили не те батарейки в радиозонд. Мы использовали солевые - они имеют отрицательный КПД на морозе. Нужны были литиевые аккумы. Но мы, в суматохе, прошляпили этот момент и потеряли наш зонд(

Окэй... у нас есть план Б. Всегда должен быть план Б! Азимут Иридиум - очень капризный, но довольно надежный трекер с обратным спутниковым каналом. Это один из 2х наших постоянных трекеров. У него проблема вот в чем: он теряется на 8 км, всегда. Но потом, когда уже валяется на земле (или около) - находится.

Хоть и с провалами, но отозвался он часа через 3. Как я уже упоминал - в 6 км от прогнозируемого места приземления. Мы на тот момент были в 3-х км от точки - удачно.

Достаем

Проблема вот в чем - прилетел он в лес, в болото :-|

Вот его точные координаты: 59.29115, 30.548525

Ррразгружаем Сатану! Мы быстренько проверили по картам - от ближайшей дороги до места примерно 3 км. Есть какие-то просеки, вроде бы ведут в нужную сторону. План такой: на вездике мчим по просекам настолько близко, насколько сможем подобраться к зонду. дальше пешком. Надежно.

Сунулись по первой просеке - там завалено бетонными блоками прям в самом начале пути. Понятно. Кто-то не хотел чтоб там "катались". Окей поехали по второй. Не так прямо ведет к месту, но вроде бы что-то типа может быть...

Через полчасика такой гонки упираемся... в болото. Водила говорит, что дальше не поедет, что-то там лапочет про "далеко от КАД" и "5 звезд", но его никто не слушает - мы все еще очень далеко от точки. Дело в том, что у нас хоть и болотоход, но наш водила тоже шарит. Он на нем уже прилично накатал и знает предел его возможностей. В общем, там был не иллюзорный шанс оставить наш вездеход до лета. А сражаться со стихией нам никак не хотелось. Вернулись обратно и призадумались.

Проблема вот в чем - зима. Это, во-первых холодно. Во-вторых - короткий световой день (под Питером). Время играло против нас - нам надо было добраться 3 км по не ясному лесу до точки, порыскать там зонд и, главное, выйти из него до темноты! Потому что по темноте мы бы там до сих пор ходили.

Сошлись вот на чем: у нас есть N часов до сумерек (я точные цифры не помню уже, буду использовать формулы). Нам надо быть у машины через N часов. Значит у нас есть N/2 часов на дорогу ТУДА. Идем по первой просеке (та что завалена). Она проходима пешком. Вне зависимости от результата этого забега, через N/2 часов мы начинаем возвращаться.

Да, это довольно пессимистичное расписание, я понимаю. Но я хотел оставить небольшой запас времени для маневров и непредвиденных ситуаций. Все согласились и мы потопали.

Большую часть пути нам везло - мы просто топали по этой просеке прямо и очень бодро. Проблемка нарисовалась за 900 метров до цели - она была не на просеке)) По времени - мы потратили где-то 60% отведенного N/2. Наша скорость всем нравилась и мы начали прощупывать лес на предмет - как пролезь эти 900 метров. Дело в том, что болото никто не отменял. А болотоход остался у дороги. Мы потыкались с разных сторон минут 20 и обнаружили возможность.

Дальше - дело техники. Еще за 40% отведенного времени мы вышли на точку (опять везло!) и сразу же увидели оранжевый парашют - это наш парень нас ждал :3

На этом везение не закончилось. Лес там тоже никто не отменял и мы до последнего были уверены, что он сейчас висит на гигантской елке. Мы на него посмотрим и пойдем домой пустые. Чудом, маневрируя меж хвойных вершин, Vostok-7 аккуратно (!) приземлился на невысокий куст.

Эту эталонную посадку вы можете посмотреть на видео в конце поста!

Сняли, 5 мин привал и почти с таким же таймингом вышли обратно к машине. Немного походили в темноте, но уже по просеке, там не заблудишься. Главное успели выйти на просеку до темноты. Дальше отдых и разбор материалов.

Результаты

4k 30 fps 360 видео - можете его покрутить мышкой или посмотреть в VR-очках

Как вы помните - сигнал с зонда мы потеряли где-то на 4 км. Так что вся телеметрия у нас только до 4-х км (да и за нее пришлось немного повоевать, но это уже тема для Хабра). Выше мы не могли уже даже установить высоту по барометрической формуле - отсутствовали показания давления. Подобные полные бортовые видео это скорее традиция и для отчетности. Я прекрасно понимаю, что никто не будет 3 часа смотреть облака.

Я так же накидал пару shorts на канале с "лучшими" моментами по моему мнению - feel free.

Ну и для самых отбитых: зонд лежал нас ждал несколько часов. Все это время камера вела запись. Эта запись у меня есть)) Я почти уверен, что на камеру должно было попасть что-то интересное. Ну не знаю, олень там или волк. Но смотреть 4 часа на снег - нам физически тяжело. Если кому-то нечего делать - может ткнуть рандомный момент на видео, посмотреть нет ли там чего интересного и если есть - написать в коментах.

Думаю толпой это будет посильная задача. В один из разов таким образом пикабушники нашли на видео момент где у нас в полете выпадает павербанк))

Всем спасибо и... Fly safe, cmdr!

Безумие — это точное повторение одного и того же действия, раз за разом, в надежде на изменение

Команда проекта "Восток" снова на связи и привезла вам парочку космических видосов! В этот раз мы почти ничего не меняли по технической части, так что сосредоточимся на результатах и поисках. Думаю после всего того, что мы натворили, мы, как минимум, можем считаться крупнейшими поставщиками 4k-контента из стратосферы на территории РФ. Приготовьте свои интернет каналы, будет много фото и видео.

Поехали!

Дисклеймер

Быстрое напоминание/ввод в курс дела для тех кто подзабыл эту историю или видит все это впервые - мы собираем и запускаем свои стратосферные зонды и записываем полет на камеру. В полете мы собираем некоторые данные с разных датчиков и потом выкладываем это на всеобщее обозрение. Цель мероприятия - облегчить задачу людям, которые захотят сделать нечто подобное. В моем профиле вы найдете серию статей, где я по пунктам описывал, как и что мы делали, включая согласование с контролирующими органами.

В этот раз я постараюсь все ужать до минимума и обходиться без видео в тексте (будут ссылки на YouTube - это значит, что оно не важно для повествования, но может нести некий "доказательный" смысл и т.п.). Но про видео будет отдельное объявление в разделе "Видео".

Vostok-5 vs. Vostok-6

Итак, что же изменилось с прошлого раза? Да почти ничего! Мы немного поработали над парашютом, я исправил 1 баг в ПО и добавил 1 новый, в общем - почти копия. Важное отличие - фал. Точнее фал от парашюта, до шара. В этот раз сделали его 5 метров. Напомню: в прошлый раз остатки шара взрывом загнало под купол парашюта и это препятствовало его (парашюта) нормальной работе. Фактически наша полезная нагрузка просто упала с 36 км на землю. Посмотреть на это можно тут, почитать тут

Второе важное отличие - в этот раз шаров было сразу 2! Нет-нет, это не значит что мы одну коробку прицепили к двум шарам (смысл?), мы собрали брата-близнеца нашего основного зонда и оба запустили за раз. Шары были по 1 кг.

Менее важное отличие: в этот раз, в качестве рабочего газа, мы использовали технический водород (в прошлый раз был водород высокой очистки). Оказалось, что он дешевле, а для наших задач на результат не влияет. Но это к вопросу об удешевлении запусков.

Сразу определимся с названиями и ролями зондов.

Vostok-6a - основной и наш любимый. У него на борту наш полный стандартный комплект оборудования:

• RPI 4B + GPS HAT + SenseHat

• Insta360 в качестве бортовой камеры

• 2 павербанки для питания

• "Азимут Иридиум" в качестве поискового трекера

Как вы могли заметить - мы убрали дисплей с выводом телеметрии, потому что это был провал (опять же здесь и далее повторяться не буду - это описано в посте про Vostok-5). Но мне есть чем вас порадовать. Об этом в разделе про видео.

Vostok-6b - собрали "из того что осталось". Наш нелюбимый, второй ребенок в семье. Он состоит из:

• RPI 4B + GPS HAT

• GoPro 7 Black

• 2 павербанки

• Spot Trace в качестве поискового трекера

Также мы разместили камеры на выносной мачте, которая крепилась к каркасу из пластиковых водопроводных труб. Для Insta360 это дало обзор получше, для GoPro 7 это дало обзор на парашют и шар (а мы хотели заснять работу парашюта). Выглядело это так:

Компоновка компонентов внутри боксов и схема самих боксов - стандартная, как в прошлых запусках.

Предполетная подготовка и запуск

Адрес сайта для регистрации оператора зонда и подачи планов изменился. Теперь он такой: https://sppi.ivprf.ru/

Как обычно: за 5 дней до планируемого запуска подали полетный план. Кстати, вот он:

(SHR-ZZZZZ
-ZZZZ0900
-K0300M3000
-DEP/5850N03325E DOF/230611 OPR/ИВАНОВ ИВАН ИВАНОВИЧ +79311234567 my.sky@gmail.com TYP/SHAR RMK/ОБОЛОЧКА 300 ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ SID/VSTK0160)

Это снова наш любимый поселок Любытино. Мы оттуда запускались много раз - там всегда без проблемы выдают разрешение и там удобная полянка окруженная лесом, который защищает от ветра.

С разрешением на этот раз понервничали. Как я рассказывал ранее: то что у вас приняли полетный план - еще не значит что вам разрешили вылет. Вылет вам разрешат не ранее чем за час от времени указанного в плане - голосом по телефону. Так воооот... ОрВД по звонку за 2 часа до вылета сказала нам: ждите, сводки погоды еще нет. Потом за час сказала то же самое. А у нас как бы план - запустить и успеть найти в тот же день (припоминая опыт ночевки в придорожных мотелях). Мы все же решили "преднакачать" шары и закрепить их за фалы на земле, пока ожидаем отмашки от ОрВД. И вот только после 3-го звонка (за полчаса до вылета) мы услышали в трубке заветное "разрешаем использование воздушного пространства". В остальном предполетная рутина прошла без сюрпризов.

Если кто не верит, вот пруф

Поиск и спасение

Ну а тут, как это часто у нас бывает, пришлось выдумывать какую-то дичь. Поисковые трекеры как обычно "не ало", но мы уже привыкшие. Spot отозвался часов через 5 после старта сам. Азимут не отзывался совсем ¯\_(ツ)_/¯ Но, звонками в саппорт и каким-то чудом удалось оживить его удаленно. Нам сказали, что у него был отключен спутниковый канал передачи данных из-за простоя. Ну, допустим.

Тем не менее координаты приземления мы получили для Vostok-6b (Spot Trace) раньше и отправились смотреть его.

Vostok-6b

Прогноз траектории был таким:

А реальность была такова:

В этот раз разница между ожидаемой точкой посадки и реальной - серьезная. Можно сказать, что совпало только направление. В итоге: отлетел на 50 км относительно точки старта. Местность - какой-то лесок. На спутниковых картах "вроде как" лежит на опушке. Легкая прогулочка, тем более что у нас есть вот этот парень:

От места высадки до точки приземления было всего ничего, да и местность - просто поле.

Поле для нашего вездехода не страшно. Плюс мы загрузили все необходимые инструменты, оборудование и т.п. и думали, что готовы ко всему... Но к такому мы не были готовы (осторожно - мат)

Нда... Эту елку нам не победить - это было ясно всем. Еще меня поразило насколько нам "повезло" - это было буквально последнее высокое дерево перед опушкой по траектории движения зонда. Пролети он на метр выше - приземлился бы на опушке, как порядочный зонд.

Идеи были разные, от "шмальнуть из ружья" до "нужны монтажные кошки и сейчас за ним полезем". Предприняли робкие попытки залезть на это дерево - тщетно. Оно наполовину сухое и непонятно какая ветка станет для тебя последней. Устраивать там дагестанскую свадьбу не стали, но, чтобы успокоить конструктора (это была его идея с монтажными кошками, кто бы сомневался), решили поискать в окрестных населенных пунктах эти самые кошки. Разумеется их там нет. Дело пахло ночевкой в мотеле - при любых раскладах забрать этот зонд и еще съездить за вторым до темноты уже не успевали.

Пока ехали к цивилизации, ребята попутно искали где заночевать и накидывали идеи как доставать этот зонд. Появилась неплохая идея - собрать конструкцию из сантех. труб (пластиковых) и "потыкать" ею зонд с земли. Были, правда, сомнения, что пластиковая конструкция подобной длины будет достаточно устойчивой. Но я не припомню случаев, чтобы это нас хоть раз останавливало - решили проверить, но уже "завтра", т. к. уже темнело и строительные магазины закрывались.

Ну и, кстати, нормальный мотель нам попался. Не Beach Resort & Spa, но для разовой ночевки вполне Ок. Наутро двинулись удивлять строймагазы. Прям у них на складе объяснили, что у нас парашют на елке и надо его достать (не стали уточнять, что он без человека). Нам сказали: вон склад - делайте что хотите, оплата при выходе на кассе. По нашим прикидкам наше дерево было метров 20. Попробовав соединить разные диаметры труб, мы поняли, что уже метрах на 10-и эта конструкция превращается в "хлыст". Который, ко всему, еще и разваливается, если им нормально тряхнуть - так мы парашютиста не спасем.

Тут же эта идея эволюционировала - строительные шпильки!

Фото из интернета.

Они есть по 2 м. Скрепляются высокими гайками. Таким образом можно получить какую угодно длину этой чрезвычайно прочной металлической конструкции. Правда она все равно превращается в "хлыст" (да-да), но он, хотя бы, не разваливается. Взяли 10 штук - как раз на 20м и крюк, чтобы прицепить его на один из концов. В магазине нас успокоили, что при любом раскладе целые шпильки и гайки мы сможем им вернуть и получить обратно деньги. Это нас порадовало. Весит, кстати, это добро прилично - тащить до точки 2км на руках не вариант. Но мы на транспорте, так что взяли шпильки и погнали.

На месте наша догадка про "хлыст" подтвердилась - с земли достать до короба не получалось. Пришлось мне залезть практически на середину высоты этого дерева - ребята подавали с земли эту конструкцию, а уже оттуда я закидывал это маталличекое лассо. Дело шло. Немного подустал, но, понимая, что схема рабочая все же дожал этот зонд и он благополучно грохнулся на землю.

И вот что стало с этими шпильками:

Остальные вернулись в магазин.

Vostok-6а

Это быстро - упал у дороги. Местность немного заболочена. Напялили телепузы, подошли и взяли. Я даже не буду тут вставлять фото\видео. Скажу только, что когда мы его нашли - камера (insta360) все еще работала! Но не записывала... Причину столь странного поведения мы потом выяснили (опять же - это моя теория и она мне нравится). Ладно, все же вставлю одну фотку. Мы сразу же решили подключиться к камере с телефона и посмотреть что там есть - уж очень переживали за сохранность видео:

Выглядит многообещающе, да? Но есть одна странность - превью с земли только одно...

Да, нет записи возвращения на землю (а что есть, поговорим в разделе про видео). Итак, моя версия: мы в этот раз записывали в разрешении 5.7k. Карта памяти осталась та же и она прекрасно справлялась с записью 4k. Мы проверяли на земле - она и с 5.7k прекрасно справлялась пока... камерой не начинаешь активно трясти (это мы выяснили уже после поисков) - тогда появляется надпись "Медленная карта памяти. Запись остановлена" (или как-то так, точно не помню). Такой подставы никто не ожидал (опять) и никому и в голову не могло прийти, что скорость записи видео как-то зависит от того что снимаешь. Мне кажется, что чем активнее действие в кадре - тем больше скорость записи нужна и это обусловлено особенностями кодирования видео. В режиме 4k карта справлялась с любой динамикой происходящего, в режиме 5.7k - только пока был спокойный подъем. А как начался бешеный спуск - карта потерялась.

Ок, пробежимся по высотам.

Результаты

Высота? Отвечу так:

Мало того, что GPS достаточно капризная вещь (это я смотрю на все наши прошлые запуски), так в этот раз мы еще и в какую-то аномалию попали. Смотрите сами, у нас было:

• трекер "Азимут Иридиум"

• трекер "Spot Trace"

• GPS в GoPro7

• GPS-модуль в Vostok-6a и в Vostok-6b

Итого - 5 приемников GPS! Ни один не записал трек, ни один! Все, что мы по итогу имеем с этих приемников - показания высот до 1.5 км. Нуштош... GPS ранее мы уже теряли (хоть и не в таком масштабе), так что будем использовать магию Excel и сводить показания старта-финиша и момента разрыва шаров, чтобы получить приблизительную высоту. Ссылки на все имеющиеся файлы с данными как обычно в конце статьи (на случай самостоятельных расследований).

Да, у нас есть показания давления с борта Vostok-6a, но, как мы помним, барометрическая формула дает точные результаты только до 10 км - дальше начинается серьезное отклонение от GPS и им верить нельзя. Так что показания датчика давления мы в этот раз не учитываем.

Vostok-6a

С GPS попрощался на высоте примерно 500 м. Вернулся он уже только на земле. Допуская, что подъем был равномерным, я продолжил последовательность данных GPS в Excel до времени, соответствующему времени разрыва шара на видео - это точка максимальной высоты. Я также добавил погрешность в 10%, чтобы видеть поле возможных значений. Таким образом мы получили высоту 20-25 км. Берем посередине, получаем 22 км - именно это значение используем для видео и отчетности.

Да, со спуском ситуация сложнее, ведь на разной высоте парашют тормозит по-разному - плотность среды (воздуха) с высотой уменьшается. Ну, для этого я и закладывал погрешность в 10% ;)

Vostok-6b

GPS потух на 1.5 км. Считаем как в первом случае и видим, что... Тут получше - 28-36 км. Берем 31 км - это уже похоже на ожидаемый результат (хотя у нас бывало и повыше).

Чем объяснить такую разницу в высотах? Во-первых, не стоит забывать про погрешности: если взять максимальное допустимое значение первого и минимальное допустимое значение второго, то разница получится всего 3 км. Во-вторых - разная масса. Не сильно, но Vostok-6b весил поменьше, за счет того, что на нем летал RPI без SenseHat и, соответственно, павербанки стояли полегче.

Не скажу, что я уверен на 100%, но лично я голосую за вариант, что вот эти пару сотен граммов и дали такую разницу по высоте.

На этом с результатами бортовых датчиков предлагаю остановиться. Да, мы, как обычно, еще много чего записали. Но температура, влажность, давление и прочее - не отличаются от прошлых запусков и я не вижу смысла снова приводить тут их графики. Если кому интересно, сможет сам их построить по файлам в конце статьи.

Видео

Итак, сначала небольшое отступление. Проанализировав прошлые публикации и данные о просмотрах видео, мы сделали несколько выводов:

• Короткие видео в полотне текста смотрят редко и основной эффект от них - они всех бесят

• 4-х часовые видео полетов смотрят в среднем 3-4 минуты (самые интересные моменты)

Отказаться и не постить полные видео полетов мы не можем - это маркер успешности запуска. Так что их мы будем выкладывать в любом случае "для отчетности".

А вот с короткими видео, цель которых визуализировать мои рассказ, мы решили поступить немного иначе и кое-что попробовать - мы решили превратить их в длинные! Однажды к нам постучался доброволец и сказал - ребята, хотите смонтирую вам фильм про ваш проект? А ребята хотели и отказываться не стали. Тем более, что сами ребята могут смонтировать разве что гроб. Монтаж все еще идет и когда закончится мы пока не знаем, но рано или поздно закончится. Пишите в комментах, что думаете об этой идее.

Таким образом я анонсирую наш первый фильм на YouTube который будет выложен отдельным постом!

Специально под это событие я немного причесал наш канал на YouTube. Я не уверен, насколько это этично и корректно с точки зрения правил выкладывать прямую ссылку на него, но вы, в любом случае, сможете перейти на канал по любому из видео в посте. Организация мы некоммерческая, ничего не продаем и просмотры-подписки нам не нужны.

На канале я опубликовал все записи с бортовых камер, что мы имеем. Также мы нарезали несколько shorts, так что можно легко залипнуть на несколько минут точно.

Так посмотрим что нам привезли Vostok-6a и Vostok-6b

Наш 360-любимчик Vostok-6a - можно крутить камерой, наложена телеметрия! Максимальная высота - 22 км!

Через короткое время после разрыва шара камера остановила запись, так что отсутствует сегмент спуска.

Из интересного - заснял НЛО! Да-да, мы его заметили еще когда смотрели видео на камере с телефона. В итоге мы, конечно, поняли, что это такой блик на защитной линзе нашей камеры, но первая реакция была... сами понимаете :) В последствие мы обнаружили эти НЛО и на земле. Чтобы его легко найти - воспользуйтесь навигацией по разделам видео на YouTube. Я отметил только 1 случай, но их на самом деле там больше. Так же есть отдельный short на канале с ним - мне кажется выглядит эпично.

Дополнительно отмечу еще 1 провал - зря мы снимали в 5.7k. С некоторых пор YouTube убрал опцию видео 5k и все 5k видео конвертирует в 4k. Так что никакого профита мы от повышения разрешения не получили.

Плюс, с некоторых пор, YouTube убрал поддержку VR-очков (CardBoard) для видео и теперь нельзя полетать на зонде в очках. А жаль, мне эта функция очень нравилась в 360-видео :(

Наш плоский дублер с GoPro7 Black - Vostok-6b. Поднялся на 32 км. Привез нам 4k видео с неверным соотношением сторон. 4:3 вместо 16:9. Ну не могли мы не накосячить, накосячили вот тут ¯\_(ツ)_/¯

Из интересного - работа парашюта. Она идеальна! Можно посмотреть как плавно он присаживается на самую верхушку елки. Еще, сразу после разрыва шара можно посмотреть как этого беднягу трясло - он буквально крутил сальтухи в стратосфере, но, в итоге, парашют сумел его стабилизировать! Все еще очень горжусь этим парашютом :3

Ну что же. На этом все. Пишите вопросы (если есть), мы отвечаем везде и... ожидайте фильм :) Надеюсь он будет отличным.

Ссылки

• Телеметрия Vostok-6a

• Телеметрия Vostok-6b

Вот мы и вернулись! С "небольшим" опозданием, но нам есть чем оправдаться ;) В прошлом году мы строили и запускали самодельные стратостаты с целью привезти видео в 4k с высоты 30+ километров. В этом году мы, наконец-то, достигли всех поставленных целей и привезли бескомпромисный результат. Эту версию я подготовил специально для Pikabu - она сильно короче и без технических частей, просто видосы и картинки. Полная версия на Хабре, ссылка будет в конце. Поехали?

Что нового

Итак, давайте быстренько раскажу, что мы поменяли относительно прошлого сезона:

- Новый поисковый трекер Азимут IRIDIUM/GSM

- Новая камера Insta360 One X2

- Обновили парашют

- LCD дисплей для отображение телеметрии Waveshare 4.1inch Touch DSI

- ВОДОРОД (азаза, вы просили - мы накачали)

Наш верный SPOT Trace из прошлого сезона начал болеть и мы решили, что пришло время подыскивать ему замену. Мы ее нашли в лице трекера "Азимут" который так же умеет отправлять координаты через спутник и, докучи, через GSM (если она есть):

Еще нам очень хотелось посмотреть как взрывается шар, но очень не хотелось цеплять вторую камеру (и дополнительное питание). Так что мы притараканили камеру с обзором 360 градусов и закрыли все наши потребности по этому вопросу. Да-да, это та самая камера, которая:

Но не волнуйтесь, на видео такого не будет :)

Благодаря этой камере, вы можете крутить видос в полете куда захотите. Можете даже использовать VR функцию YouTube и смотреть в очках. Например в картонных. Осторожно! Возможны обмороки!

Парашют в этот раз не пригодился, парашют для слабаков. Почему? Потому что он не раскрылся ;)

Поднимем знамя революции!

Дисплей... Дисплей - это провал. Мы почему хотели его? Потому, что сама камера не обладает GPS-приемником, соответственно финт ушами как на GoPro там не прокатит - синхронизировать видео по данным с камеры и наложить телеметрию в постобработке, как мы делали это ранее. Так что родился план, надежный как швейцарские часы: поместить в кадр дисплей, на который будет выводиться телеметрия в реальном времени. Благодаря обзору камеры, мы могли бы в любой момент обратить свой взор на него и узнать "где мы??". Но... солнце ¯\_(ツ)/¯ Из-за бликов ничего не видно. Ладно, отработали запуски с доп. грузом. Не отчаиваемся.

А вообще должно было выглядеть вот так:

ВОДОРОД.

Не знаю, на кой ляд вам дался этот водород, но я в ваши дела не лезу. Раз надо водород - получите водород.

Из плюсов водорода перед гелием:

- он в 3 раза дешевле

- его надо в 2 раза меньше (мы закачали половину стандартного 40л баллона)

Из минусов:

- всем пришлось бросить курить

- его нельзя перевозить в салоне\багажнике авто - нашли газель

Поиск и спасение

Ребят, тут все было очень скучно - зонд упал в 20 метрах от дороги ¯\_(ツ)/¯ Просто подошли и забрали. Его, конечно, потрепало об ветки и при ударе он немного разлетелся в стороны, но все оборудование работает в данный момент штатно. Даже несмотря на то, что из короба мы слили примерно литр осадков и, похоже, местные медведи похитили у нас один павербанк (мы не смогли его обнаружить в радиусе 5 метров от места крушения). Ну ладно, пусть он служит им долго и верно.

Отмечу лишь, что прогноз маршрута, построенный на все том же CUSF Landing Predictor, оказался очень точным. Зонд приземлился в 50 метрах от расчетного места.

Куда мы улетели?

Высота

Нормально улетели, но это не точно)) Температуры\влажности\гироскопы и т.п. мы уже разбирали много раз. Там без изменений. Самое главное для нас в этом запуске - высота!

Иииии... У нас снова "устал" GPS в полете. Такое уже случалось ранее и в коментах народ предполагал, что это может быть из-за ориентирования антенны. У меня нет повода спорить с этим предположением. В этот раз антенна GPS просто болталась на проводе снизу. Что же, надо было что-то испортить, вот мы испортили GPS. Но у нас есть план "Б" (всегда)!

Барометрическое нивелирование и высшая математика. Первое работает плохо на высотах выше 12км, во втором я не разбираюсь. Но это не помешает мне утверждать, что с вероятностью 100% мы достигли минимальной для нас высоты - 30км.

Давайте сразу график:

Итак, видно, что в полете мы теряли GPS несколько раз. А после 25км он пропал надолго и вернулся только на обратном пути. Хорошо, что мы пофиксили старый баг, из-за которого теряли все данные без сигнала GPS.

Вы знаете, у нас есть "конспирологическая" теория, что GPS там пропадал неслучайно... Т.к. он так же пропадал и на обоих поисковых трекерах. С другой стороны - ОрВД разрешило нам запуск из этой точки, значит никаких "закрытых" зон мы пересекать не должны были. Ну, это всего лишь догадки.

Оранжевая линия - это барометрическое нивелирование. Видно, что оно очень хорошо совпадает с GPS до 12-13км, а выше идет в разнос.

Зеленая линия - это линейная интерполяция в Excel. Интерполировал только верхний сегмент полета. Как смог, так смог. Если кто-то умеет лучше - все данные в репозитории, ссылки в статье.

Давление

Слабый аргумент, если взять во внимание особенности барометрического нивелирования, но все равно аргумент:

Минимальное значение в этот раз: 0.25mbar

Я напомню\дополню табличку с прошлого запуска:

Что же, вдвое (!) ниже чем в прошлый раз! Да, здесь, конечно, не линейная зависимость. Мы и не говорим, что улетели на 70км. Но я считаю, что это достаточное доказательство того, что заданную высоту в 30км мы точно преодолели!

Между собой мы голосуем за высоту ~34км

Убедительно? Убедительно. Теперь посмотрим своими глазами, что оттуда видно ;)

Видео

Сначала гордость нашей миссии - 4k 30fps сферическое (с обзором 360 градусов) видео всего полета. Как я уже упоминал выше - можно крутить камерой в приложении YouTube или у них на сайте (не ручаюсь за встроенные видео), можно использовать VR функцию YouTube и смотреть в очках (даже картонных). Таким образом у вас появится возможность лично пережить крушение аппарата и влететь на всей скорости в елки. А еще, у некоторых наших бета-тестеров, на высоте возникала тошнота и легкое головокружение. Имейте в виду.

В видео есть разбивка на эпизоды, т.к. не каждый выдержит 2,5 часа смотреть в пустоту.

Думаю, сориентируетесь :)

Гифка для затравки со взрывом шара:

Фотка, чтобы бесить плоскоземельщиков:

Еще хорошо видно, особенно на этапе "посадки", что парашют нам практически не пригодился... Да, он конечно немного замедлил падение, а основную роль, я думаю, он сыграл, цепляясь за ветки. Нооооо... Мы немного на другое рассчитывали :) Если коротко, наша версия такова:

- парашют раскрылся в верхней точке

- остатки шара упали ниже уровня парашюта

- набегающим потоком шар загнало под купол и это нарушило работоспособность парашюта

Доставка этого видео на ютуб потребовала от нас решения некоторых задач. Исходник материала размером ~105GB. Не все из них - полет. Часть - это процедуры перед запуском, часть - лежание на земле после крушения. Но около 90GB - это полет. С горем пополам, используя технологическое преимущество вашего расказчика и корпоративное оборудование - мы перемещали эти данные за тысячи километров, обрезали, склеивали и заливали на ютубы почти целую неделю.

Бонусом нарезали короткое reframe-видео под веселую royalty-free музычку из банка YouTube. Не обессудьте - я у мамы монтажер (около 4-х минут):

Выводы

В итоге, все цели поставленные перед миссией, были выполнены. Видео 4k с высоты 30+ км. мы привезли. Его можно крутить, его можно смотреть, его можно использовать в дебатах со сторонниками теории плоской земли.

На данные момент мы поставили новую цель - снизить стоимость запусков. Для этого надо снизить стоимость "расходников". Наш самый дорогой, до сих пор - это шар. Латекс из Китая массой 2 кг. занимает примерно 80% всех расходов в каждом запуске. Нам подсказывали ранее, что хорошей альтернативой может стать полиэтилен. Это мы и вознамерились проверить. Если с ним всё сложится, то это уменьшит стоимость запуска на 2 порядка!. Между собой мы называем это - запуск на пакетах из Ашана.

Что делать с парашютом - мы пока не знаем. Возможно проблема уйдет сама при запуске на пакетах. Ну и с бликами дисплея надо что-то придумать. Пока что рабочая версия - разместить "как-то" на боковой стенке. Будем посмотреть.

- Полная версия на Хабре

- Файлы телеметрии

На этом всё. Fly safe, cmdr!

Вот мы и подобрались к финалу сезона 2021 по запускам своего самодельного стратостата. Начало истории этого запуска в части "А", полная история, в виде серии постов, в хронологическом порядке - у меня в профиле. Больше запусков в этом году не будет!

Результаты

Ну наконец-то. Давайте посмотрим, что же нам притащили ребята из части "А", ценой таких неимоверных усилий. Для начала еще раз взглянем на фото из заголовка (⬆).

Первое, за что цепляется глаз — две шкалы высот. Да, я решил вставить 2, потому что они расходятся. Не трудно догадаться, что "GoPro Alt" — это показания GoPro, а "RPI Alt" — показания нашего самописца полученные от GPS HAT.

Максимальное значение на шкале GP — 12109м, на RPI — 35794м. Это очень большая разница. Что-то тут не так! Что именно не так — я не смог узнать (хотел написать в саппорт GP, но не успел). Если у кого-то есть догадки — пишите в комментариях. У меня есть только теория. Которая основывается на подсказанной в комментариях к первой статье ссылке — COCOM Limits. Суть ее сводится к следующему: у GPS приемников есть некоторые искусственные ограничения на фиксируемую высоту и скорость. В данном случае, опираясь на статью из вики, это 18000м по высоте.

Тут есть два "НО". Во-первых: у нас 12км, а не 18. Во-вторых: организация, занимающаяся контролем этих ограничений, вроде как упразднена. Я закину еще одно предположение: возможно эта функция была делегирована другой организации, а лимиты были изменены (в меньшую сторону).

Вы все еще можете думать: ой, да это не GP наврала и лимитов никаких нет. Это твой китайский GPS HAT врет. Но у меня есть еще аргумент в пользу верности показаний RPI — давление!

Существует несколько способов вычислить относительную высоту. Я использовал барометрическую формулу. Суть ее в том, что с набором высоты плотность воздуха и, соответственно, давление падает. А, зная давление "на поверхности", мы можем, зная давление "на высоте", вычислить саму высоту. Проблема тут только одна — нужно знать температуру окружающей среды. В чем проблема, спросите вы? А вы помните, что наш градусник не фиксирует температуру ниже -40С? Вот в этом и проблема. Вторая проблема - барометрическая формула впринципе плохо работает для высот >10км. Как вариант, я попробовал использовать показания внутреннего термометра (который в Sense HAT). Я упоминал, что мы проделали слишком большое отверстие в крышке полезной нагрузки и через нее поступал забортный воздух. Вот я и подумал, что, возможно, там была более "реальная" температура. На самом деле нет. Все эти цифры абсолютно не годились для расчета высоты. И я покажу это на графике:

Видите? Пока была высота, где термометр давал ± реальные данные и высота была до 10км — графики не сильно расходились. Но, со временем, разница выросла в критическую.

Ну а где же пруф с высотой по давлению? В самом давлении! Давайте вспомним, какие показания давления у нас были ранее и сравним с давлением сейчас:

Как видите — давление в последнем запуске зафиксировано намного меньшее, чем в предпоследнем. Да, зависимость не линейная, это видно даже без графика, но зависимость есть и она точно не в пользу показаний с GoPro. Вот, посмотрите на график:

Итак, вы можете поверить, что при давлении 0.49 миллибар там было всего 12км, как говорит GoPro? Убедительно? Убедительно. С этих самых пор, мы стали считать, что нами достигнута высота 35794м

Т.е. ваш шар поднялся до высоты 35794м?

На самом деле — нет :-) Шар, скорее всего поднялся даже выше!

Давайте вспомним тот баг с пропажей GPS сигнала и NRE в коде. Добавим к этому видео с камеры (не обращая внимания на ее телеметрию). И посмотрим график высоты по показаниям RPI:

Оранжевый сегмент — это отсутствие данных. Но, так как строчки в логе идут одна за одной (баг же), то нет разрыва по времени. Разрыв я вам показывал — почти полчаса. Итак...

После 35794 у нас есть период неизвестности. Что делал шар в эти полчаса — в логи (в явном виде) не попало. Но мы можем пытаться экстраполировать имеющиеся данные! Я сделаю это очень грубо, т.к. не вижу смысла в очень точных расчетах в данном случае.

Рассчитаем и возьмем вертикальную скорость шара перед пропажей сигнала: 1.4м/с.

Рассчитаем и возьмем вертикальную скорость шара после появления сигнала: -45.2м/с (я не беру в расчет значение 6.11м/с, так как это значение, посчитанное для промежутка потери сигнала).

Допустим, что эти скорости корректны и для отсутствующего отрезка. Теперь главный вопрос: до какой высоты X успеет подняться шар, чтобы через полчаса (учитывая и время подъема с заданной скоростью — 1.4м/с) его высота была равна 24864м?

Честно вам скажу — я заленился это считать, так что просто прикинул в голове, что это где-то 1.8-1.9км дополнительно. Итого, с оооочень большим допущением, мы получим максимальную высоту ~38км. И, сюрприз-сюрприз, это как раз регламентированная максимальная высота для этого шара. Нет, конечно, с такими расчетами мы не можем себе приписать 38км, но мы можем похвалить производителя шаров: с высокой долей вероятности — он не соврал (а мы правильно накачали и запустили).

Раз уж затронули вертикальную скорость — давайте построим и ее график. В конце концов, она для нас тоже важна, особенно на этапе снижения, чтобы оценить эффективность парашютов. Сначала "общий план":

Что меня тут радует — это относительно "ровная" скорость на подъеме. Она держалась в пределах 3-7м/с, что нас более чем устраивает (в полетном плане мы указываем скорость подъема 5м/с). Не смотрите на эти пики — это кратковременное пропадание сигнала GPS так сказывается. Да, потеря его на 1-2 сек — это вполне нормальное явление.

Что меня не радует — очень медленное гашение скорости на спуске. Давайте посмотрим поближе:

Мда… На этом графике хорошо видно, как наша нагрузка отчаянно боролась за жизнь. Нет, ну я конечно понимаю, что на 30+ км почти нет воздуха (давление 0.5мбар), но даже к моменту достижения 10км (лучше видно на общем графике) скорость была больше 10м/с. А там уже с атмосферой намного получше и самолеты летают. Но, надо отдать должное, почти у самой земли парашюты все же справились и "загасили" скорость до приемлемых 7-8м/с. Пусть это будет напоминанием тем, кто считает, что 2 парашюта всегда лучше, чем один.

На этом аномалии не заканчиваются. Следующая головная боль — внутренняя температура.

Замерз наш RPI, не побоюсь этого слова — в труху! Если кто не помнит, обычно он у нас в полете функционирует при температуре +30С и выше. А тут он замерзал до -16С! Это нам (и всем тем, кто решит сделать свой стратостат) хороший урок — уделяйте особое внимание планированию воздушных потоков в коробе. Отверстия должны быть сбоку, но никак не сверху. Схема правильной климатизации в первой части статьи. А тут, напомню, мы второпях просто поставили дырявую крышку. Вот, что из этого получилось. Да, хоть RPI и работал при -16С, но элементы питания выдержали весь полет. Могу сказать, что нам просто повезло. Вы так не делайте ;-)

Я так же пытался найти закономерность между внутренней температурой и вертикальной скоростью (раз уж она посчитана):

Кто-то видит закономерность? Я — не особо. Меня интересует зависимость температуры от скорости подъема. Но график скорости ± ровный, в то время как температура "скачет". Ну что же, видимо это связано не с вертикальной скоростью. На спуске (там где скорость уходит резко вниз) мы, ожидаемо, видим падение температуры и потом быстрый нагрев. И такое поведения вполне естественно. Так что извините, но я все еще не вижу вины скорости в переохлаждении нашей коробки.

Ладно, это была "так себе аномалия". Понятно, что в дырявом коробе будет "дуть". Но сейчас вы увидите кое-что покруче:

Влажность. Да-да, отрицательная влажность. -3?! На самом деле наиболее вероятный ответ был дан в комментах на хабре:

Relative Humidity sensor (accurate to ±4.5% in the 20-80%rH range, accurate to ± 0.5 °C in 15-
40 °C range)

Это, фактически, означает, что при относительной влажности ниже 20% и температуре ниже +15C - этот сенсор может выдавать хоть гороскоп на среду.

По поводу "закрашенных" областей у меня такое предположение — мы где-то нацепляли воды "по дороге". Может в облаках. И эта капелька росы, как-то всю дорогу портила нам показания (ранее на таких высотах этот сенсор вел себя корректно). Возможно с этим связаны и отрицательные значения. Возможно.

Ну что же. Это была сама сложная часть анализа телеметрии. Перейдем к "дежурным" и очевидным данным.

Давление:

Очередной рекорд в наших запусках: 0.49мбар! Похлопаем ему и идем дальше.

Температура за бортом:

Тоже без сюрпризов, но и без рекордов. Да, внешний градусник надо менять в первую очередь. Но с этим есть некоторые технические сложности, с которыми мы пока разбираемся. Надеюсь на следующий запуск полетит нормальный градусник.

На этом все. Я, как обычно, оставляю ссылки на всю телеметрию, для желающих покопаться самостоятельно:

Оригинал

Мои изыскания

Видео

Не самое лучшее наше видео, но, технически — это видео. Видео с высоты 30+ км в 4k, как мы и обещали. Да, 99% тут просто телеметрия поверх черного фона. Но, все же, есть пара интересных моментов:

1. Максимальная высота, зафиксированная RPI (дальше мы потеряли сигнал GPS, но видно, что зонд еще не падает): 2:07:10

2. Момент взрыва шара: 2:38:13

Я мог немного напортачить с синхронизацией телеметрии (GoPro vs RPI) и из-за бага в самописце — это сложно установить. Фактически, я могу синхронизировать только по старту: в момент разрыва шара GPS от RPI еще не появился, а до момента приземления не дожила камера. То, что происходит с показаниями RPI после потери сигнала — особенности поведения софта наложения телеметрии. Он, почему-то, решает сгладить резкие перепады и снижает плавно все показатели до 0, хотя их там нет совсем. Это поведение мне победить не удалось.

Выводы

По ходу прочтения статьи, вы уже могли сделать все правильные выводы. Давайте подведем итог:

1. Не используйте стропные парашюты

2. Используйте только 1 парашют. Диаметр купола зависит от массы спускаемой нагрузки. Для нагрузки до 1.5кг рекомендуется диаметр купола 1.2-1.4м. Можно больше (если найдете). Это по желанию

3. Пишите юнит-тесты к своему ПО

4. Уделяйте внимания отверстиям на коробе. Не должно быть ничего, кроме предусмотренных климатизацией. Рекомендую использовать схему охлаждения из первой статьи (или что-то получше)

5. Не запускайте в темное время суток

Вот, пожалуй, и все. Из планов на будущее обозначу следущие:

1. Мы хотим сделать еще как минимум 1 запуск и привезти нормальное видео. Запуск этот будет не раньше апреля 2022

2. Будут некоторые изменения в полезной нагрузке. Надеюсь за каникулы я успею сделать задуманное. Но, по-прежнему, не ожидайте запуска спектроанализатора :-)

Как минимум, мы повозимся вот с этим (система оповещения о сближении для авиации):

Также, попробуем добавить камер (скорее всего HQ RPI Camera или аналоги)

3. Ожидайте скорый выход статьи по легализации этих запусков. Мы прошли этот долгий путь, чтобы сделать его коротким для вас

Вот теперь точно все. Fly safe, cmdr!