Per Aspera Ad Astra

Magaslégköri ballonozás

2021. május 13. – meteorológiai ballonkísérletek Győrben, a Széchenyi István Egyetem tetején és környékén.

A kísérlet

A Távközlés Világnapja alkalmából meteorológiai ballonkísérleteket hajtottunk végre 2021. május 13-án Győrben, a Széchenyi István Egyetem tetején és annak környékén. A kísérleteknek több célja is volt, itt tesszük közzé a mérések eredményeit.

A kísérlet során több ballont is útjukra engedtünk, ezek közül négy volt technikai eszközökkel felszerelve.

Magaslégköri ballonozás

A ballonok felszereltsége

1-es ballon

Az emlékezés ballonja

Az elsőként feleresztett ballont az emlékezés ballonjának neveztük el. Mivel a távközlés világnapját ünnepeljük, emléket szeretnénk állítani azoknak a szakembereknek, akik sokat tettek azért, hogy a mai napunkat ilyen technikai adottságok mellett élhessük – köztük azoknak is, akik a járványhelyzetben hagyták itt a szakmát.

Technikai felszereltsége a többihez képest csekély volt: egy meteorológiai méréseket végző szonda és egy jeladó, hogy tudjuk, merre jár a ballon. Ezen kívül egy emlékkoszorút akasztottunk rá. Ez a ballon nyitott módon bárki által követhető volt.

2-es ballon

Élő kép és LoRa

Élő kép és LoRa

A kettes ballon feladata élő kép közvetítése volt az égből. Egy speciális mobiltelefont helyeztünk el rajta, amely nagy felbontású videót közvetített. A videó mindaddig élő volt, ameddig a készülék számára elérhetők voltak a földfelszíni bázisállomások; a kapcsolat megszakadása után a belső memóriába mentette a felvételt. A telefont termokamrás és rádiófrekvenciás vizsgálatoknak vetettük alá, valamint kidolgoztunk egy szigetelést, amelyen keresztül a kamera megfelelően kilát, de a hasznos meleg nem szökik ki.

A LoRa az IoT-kommunikáció jól ismert képviselője, sajátos modulációval és adattovábbítási képességekkel. Egy ilyen eszközt is elhelyeztünk a szondán, amely a jeladónk mellett a LoRa szabványnak megfelelő formában szolgáltatott adatokat. Mivel világszerte sok vevőállomás képes LoRa-csomagokat venni és továbbítani – esetünkben a saját szerverünkre –, ezen a ballonon teszteltük a LoRa kommunikációt, és megnéztük, adott teljesítmény mellett mekkora távolságból veszik még a jeleinket.

3-as ballon

Mobilhálózati mérések

A harmadik ballon fő szerepe a mobilhálózatok adatainak összegyűjtése volt. Hétköznapi telefonokat használtunk, amelyeket a Huawei Magyarország ajánlott fel kísérleteinkhez. Ezeken olyan egyedi szoftver futott, amely minden látott mobilhálózat adatát elmentette, függetlenül a SIM-kártyát kiadó operátortól. A mérések jól mutatják, milyen rádiófrekvenciás jelek jutnak ki a Föld légkörébe úgy, hogy nem is lenne rájuk szükség – 28 000 méter magasan valószínűleg senki nem szeretne telefonálni. Az eredményekből olyan térképet kaptunk, amely megmutatja, a magasság növekedésével mely országok szolgáltatóinak jeleit fogjuk Magyarország felett.

Itt is fontos a szigetelés: a gyártói adatok szerint a mobiltelefonok akkumulátorai –13 °C alatt már működésképtelenek, így az akár –70 °C-os külső hőmérséklet esetén is efelett kellett tartani a készüléket. A kihűlés ellen két egymásba épített polisztirol gömb szolgál, közöttük levegőréteggel. A hőmérséklet-változások mérésére iButton hőmérőket alkalmaztunk.

4-es ballon

Kiegészítő mérések

Ezen a ballonon is elhelyeztünk egy mobiltelefont a további mobilhálózati mérésekhez, valamint egy felvételt készítő kamerát. Sajnos a ballonnal probléma történt – valószínűleg kevés lett a hélium –, így nem tett meg hosszú utat, ennek adatai nem számottevőek.

Földetérési pontok

A felszerelt ballonok földetérési pontjait a Győr környéki térségben rögzítettük, a szondák visszakeresése ezek alapján történt.

Szigetelési teszt

A ballonra akasztott eszközöket termokamrában is teszteltük, de kíváncsiak voltunk, valós légköri viszonyok között milyen hőmérsékleti értékeket kapunk a szigetelésnek köszönhetően. A szigetelő gömbök különböző rétegeiben iButton hőmérséklet-loggereket helyeztünk el, amelyek folyamatosan figyelték és tárolták a hőmérséklet változását. Ezek az értékek tanulságosak a későbbi tesztjeinkhez.

A képen a szigetelés két, egymásba épített polisztirol gömbje látható; a számok a rétegek azonosítását segítik.

Szigetelési teszt