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.

   

   
   
   
 

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.

Kamera Rendszer

Egyedi Modulok

 
 

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

 

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)
GND  

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!

AZ UPRA CSAPAT

A projektben résztvevő emberek

Tüske Máté

IT Infrastructure

Pápay Levente

COM Lead-Engineer

Bagó László

PicoBalloon Project

Bélteky Patrik

COM Engineer

Keller Csongor

Test Environment

Németh Márk

Measurement Lead-Engineer

Kun Gergely

STRU Engineer

Menyhárt-Radó Dávid

Sensor NetWork Engineer

Vass Bence

Ground Station User Interface

TÁMOGATÓK