ReHAB Ballonplatform

A projekt során egy megbízható, könnyen konfigurálható, kis karbantartást igénylő magaslégköri ballonplatformot fejlesztünk egyetemi kutatócsapatok kísérleteinek a sztratoszférába juttatásához. A célunk, hogy 3 kg hasznos terhet legalább 30 km-es magasságba tudjunk küldeni, majd onnan biztonságosan visszatérni a földre és begyűjteni az eszköz(öke)t.

A tervünk, hogy a ballonplatform mellett saját földi állomást és vezérlőközpontot is kiépítünk, így teljes körű ballonos szolgáltatást tudunk majd nyújtani kutató és mérnökcsapatoknak az eszközük közeli-űrbe juttatásához.

  &nbsp

   

Az emeléshez hagyományos latex időjárási ballont használunk, melyek normál felhasználás során a pálya legmagasabb pontján széthasadnak. A latex ballonok használata segít a költségek alacsonyan tartásában is.

  
                     

                     

A visszatéréshez ejtőernyőt használunk, mely nemcsak az érzékeny műszereket védi a becsapódástól, hanem biztosítja, hogy a landolási zónában se tegyünk kárt semmiben. Az ejtőernyő az egész repülés során nyitott állapotban van, ezzel is növelve a sikeres, biztonságos visszatérés esélyét.

       

A ReHAB modul biztosítja a kétirányú rádiókommunikációt, élő követést valamint a hasznos teher és a repülés felügyeletét

  

A hasznos teher, vagyis a tudományos mérőműszerek és kísérletek külön gondolában helyezkednek el. A műszerek összeköttetésben állnak a ReHAB modullal, mely biztosítja a teljes körű felügyeletet a hasznos teher felett.

 
                     

Arra az esetre, ha minden kapcsolat megszakadna a ballonnal, egy tartalék GPS modult is rögzítünk a rendszerhez. Ez az eszköz a fedélzeti rendszertől független és segítségével nagyobb biztonsággal tudjuk megtalálni a visszatérő ballont.


UPRA FEDÉLZETI RENDSZER

A platform lelke az UPRA fedélzeti rendszer, mely szintén saját fejlesztés. A célunk egy olyan moduláris fedélzeti mikroszámítógép kifejlesztése, mely az egyes alrendszerek cseréjével vagy új alrendszerek hozzáadásával a legkülönfélébb küldetések végrehajtására alkalmas.

                     

Pilóta nélküli légi járművekhez

                     
                     

Mobil kutató-roverekhez

                     
                     
                     

Ballonos vagy kis-műholdas küldetésekhez

Az egyes alrendszerek egy CAN BUS alapú rendszersínre csatlakoznak. Négy alapmodul szükséges az alap működéshez, ezek az űriparban használt alrendszer kiosztás alapján kerültek meghatározásra.

                     

Fedélzeti számítógép (OBC)

A fedélzeti számítógép feladata a részegységek összehangolása és a repülési terv végrehajtásának felügyelete. Üzemszerű működés során feldolgozza és naplózza a telemetria és house-keeping adatokat, kezeli a GPS modult, a belső buszrendszeren kommunikál az egyes alrendszerekkel, felügyeli a payload-ok állapotát és kezeli a képrögzítő eszközöket. Az OBC rendelkezik egy integrált kamera egységgel, melynek felvételeit előfeldolgozza és tárolja. A rendszernapló és képek tárolására megfelelő méretű nem felejtő memóriával kell rendelkeznie.

                     
                     
                     
                     

Kommunikációs alrendszer (COM)

A kommunikációs alrendszer feladata a repülés során a kétirányű kommunikáció biztosítása a ballon és a földi vezérlés között. A folyamatos rádiókommunikáció segítségével a ballon repülése élőben követhető és az életjelei folyamatosan monitorozhatók. A rádiós link lehetőséget biztosít mérési adatok és képek valós idejű lesugárzására is.

                     
                     
                     
                     
                     

Mérés-adatgyűjtő kártya (DAU)

A szenzor modul feladata a környezeti szenzorok kezelése. Az DAU kezeli a külső hőmérséklet szenzort, nyomás szenzort, páratartalom mérőt valamint rendelkezik inerciális szenzorokkal, melyek a ballon orientációjának mérésére szolgálnak. A szenzor modul alkalmas a tudományos payload house-keeping szenzorainak kezelésére is.
Az DAU interfész modulként is szolgálhat olyan műszerek esetében, melyek nem kapcsolódnak közvetlenül a rendszerbuszra.

                     
                     
                     
                     
                     

Elektromos energiaellátó alrendszer (EPS)

Az EPS feladata biztosítani a megfelelő tápfeszültséget az egyes modulok számára. Az energia ellátó alrendszer alkalmas az egyes alrendszerek teljesítményfelvételének monitorozására, ha valamelyik modul meghibásodik (túláram, rövidzár) az EPS képes újraindítani illetve teljesen lekapcsolni a hibás modult.
Az energia ellátó rendszer figyeli a teleptöltöttséget és az akku hőmérsékletet is. Amennyiben az akkumulátor hőmérséklete veszélyesen alacsonyra csökken az EPS bekapcsolja az akku fűtést.

 
 

Az egyes modulok külön kártyákon helyezkednek el, melyeket szerettünk volna a lehető legkisebb méreten tartani, hogy a későbbiekben akár kis-műholdas küldetések során is bevethető legyen a rendszer. A fejlesztés elején meghatároztuk az "UPRA Standard" formatényezőt, mely 70x75mm-es kártyáival belefér egy 1U CubeSat vázba.

UPRA Standard

UPRA Standard

 

Gondolák

ReHAB CubeSat

A belső váz megtervezésekor a kis méret és az alacsony tömeg elérése volt a cél. A váz méretei megfelelnek az 1U CubeSat szabványnak, mely a 100x100x100mm-es szatelit szabvány. Ezzel azt szerettük volna bizonyítani, hogy a rendszer alkalmas lehet kisműholdas küldetésekre is, valamint a projektben résztvevő hallgatók tapasztalatot szerezhetnek a CubeSat műholdak során felmerülő nehézségek megoldásában is.

A váz fő elemei ABS műanyagból készülnek 3D nyomtatással. Az így készült elemek könnyűek és kellően ellenállóak, mely alkalmassá teszi az eszközt ballonos repülésekhez. A váz feladata a fedélzeti rendszer és a külső antennák biztonságos rögzítése valamint az elektronika védelme a fizikai behatásokkal szemben.

 
 

MATeF

A MATeF POC kapszula elsősorban prototípus modulok teszteléséhez és kisebb küldetések lebonyolítására lett kifejlesztve. A MATeF kapszula előnye, hogy alacsonyabb tömege miatt kevesebb erőforrás szükséges a felbocsátáshoz, gyorsan felkészíthető repülésre.

Egyszerűbb, kisebb méretű mérőeszköz elhelyezhető a kapszula belsejében kialakított payload rekeszben is, így kompakt méretű, egyszerűen kezelhető ballon kapszulát kapunk.

internal_frames
 
ezgif-com-gif-maker-1

MATeF POC Variant A összeállítás

ezgif.com-crop

MATeF POC Variant B2 összeállítás

 
 

Földi irányítóközpont

A repülés biztonságos lebonyolítása érdekében szeretnénk kiépíteni egy saját földi irányítóközpontot, mely segítségével a felbocsátás után tudjuk követni és vezérelni a ballont. A tervezett földi állomás két fő részből áll:

 


Autómata Rádió Állomás (ARS)


Vezérlő Állomás (MC)

 

Az ARS biztosítja a tényleges rádiókapcsolatot a ballonnal. Alapja egy Raspberry PI mikroszámítógép, melyre közvetlenül kapcsolódik a rádió adóvevő áramkör és egy megfelelő antenna. A rendszer úgy lett megtervezve, hogy bármikor ki lehessen egészíteni automata antenna forgatóval, így repülés során végig pontosan követni tudjuk a ballon útját. A beérkezett rádióüzenetek felbontása után a megfelelő adatok feltöltésre kerülnek Mission Control Server-en található adatbázisba.

A MC munkaállomásai internet/intranet segítségével érik el a Mission Control Server-en található adatbázist, melyből az aktuális repülésre vonatkozó információkat kereshetik ki. Az egyes munkaállomások specializált feladatot látnak el:

  • Flight: A repülésvezető áttekintő információkat kap a teljes rendszerről
  • COM: A rádiós csapat közvetlenül felügyeli a rádiós kommunikációt
  • Telemetry: A beérkező telemetria adatok alapján az aktuális, szimulációk és meteorológiai adatok alapján pedig a jövőbeni pozíciót határozza meg
  • House-keeping: A rendszer életjeleit figyeli
  • Science: A hasznos teher (mérőműszer, kísérlet) kezelőcsapata

Korábbi repülések során a hasonló felépítésű BME-GND Műegyetemi Műholdkövető Állomás berendezéseit használhattuk, melyet ezúton is köszönünk!

REPÜLÉSEK

TÁMOGATÓK