Per Aspera Ad Astra

بالونات الارتفاعات العالية

13 مايو 2021 – تجارب بالونات الأرصاد الجوية في Győr، على سطح وحول جامعة Széchenyi István.

التجربة

بمناسبة اليوم العالمي للاتصالات، أجرينا تجارب بالونات الأرصاد الجوية في 13 مايو 2021 في Győr، على سطح وحول جامعة Széchenyi István. كان للتجارب عدة أهداف، وننشر هنا نتائج القياسات.

خلال التجربة، أطلقنا عدة بالونات، أربعة منها كانت مجهزة بمعدات تقنية.

بالونات الارتفاعات العالية

معدات البالونات

البالون رقم 1

بالون الذكرى

أول بالون أُطلق أُطلق عليه اسم بالون الذكرى. بما أننا نحتفل باليوم العالمي للاتصالات، نود تكريم الخبراء الذين فعلوا الكثير حتى نعيش يومنا هذا بهذه الإمكانيات التقنية – بما في ذلك أولئك الذين تركوا المهنة أثناء الوباء.

كانت معداته التقنية قليلة مقارنة بالآخرين: مسبار للقياسات الأرصادية وجهاز إرسال لمعرفة مكان البالون. بالإضافة إلى ذلك، علقنا إكليلاً تذكارياً عليه. كان هذا البالون مفتوحاً للمتابعة من قبل أي شخص.

البالون رقم 2

الصورة الحية و LoRa

الصورة الحية و LoRa

كانت مهمة البالون الثاني هي بث صورة حية من السماء. وضعنا عليه هاتفاً محمولاً خاصاً يبث فيديو عالي الدقة. كان الفيديو مباشراً طالما كانت محطات القاعدة الأرضية متاحة للجهاز؛ بعد انقطاع الاتصال، حفظ الجهاز التسجيل في الذاكرة الداخلية. أخضعنا الهاتف لفحوصات الكاميرا الحرارية والترددات اللاسلكية، وقمنا بتطوير عزل يمكن من خلاله للكاميرا أن ترى بوضوح دون أن يتسرب الحرارة المفيدة.

LoRa هو ممثل معروف لاتصالات إنترنت الأشياء، بخصائص تعديل وقدرات نقل بيانات فريدة. وضعنا أيضاً جهازاً كهذا على المسبار، والذي يوفر البيانات بتنسيق متوافق مع معيار LoRa بالإضافة إلى جهاز الإرسال الخاص بنا. نظراً لأن العديد من محطات الاستقبال في جميع أنحاء العالم قادرة على استقبال حزم LoRa ونقلها – في حالتنا، إلى خادمنا الخاص – فقد اختبرنا اتصال LoRa على هذا البالون ورأينا من أي مسافة لا تزال إشاراتنا تُستقبل عند قدرة معينة.

البالون رقم 3

قياسات الشبكة الخلوية

كان الدور الرئيسي للبالون الثالث هو جمع بيانات الشبكات الخلوية. استخدمنا هواتف عادية قدمتها Huawei Hungary لتجاربنا. كانت هذه الهواتف تعمل ببرنامج فريد يحفظ بيانات كل شبكة خلوية يتم رؤيتها، بغض النظر عن مشغل بطاقة SIM. تُظهر القياسات جيداً الإشارات الراديوية التي تصل إلى الغلاف الجوي للأرض دون الحاجة إليها – فمن غير المرجح أن يرغب أي شخص في إجراء مكالمة هاتفية على ارتفاع 28,000 متر. من النتائج، حصلنا على خريطة تُظهر، مع زيادة الارتفاع، إشارات مشغلي أي الدول سنستقبلها فوق المجر.

العزل مهم هنا أيضاً: فوفقاً لبيانات المصنعين، تصبح بطاريات الهواتف المحمولة غير صالحة للعمل تحت درجة حرارة -13 درجة مئوية، لذلك كان يجب الحفاظ على الجهاز فوق هذه الدرجة حتى في درجات الحرارة الخارجية التي تصل إلى -70 درجة مئوية. لمنع التبريد، تُستخدم كرتان من البوليسترين متداخلتان، بينهما طبقة هوائية. استخدمنا مقاييس حرارة iButton لقياس التغيرات في درجة الحرارة.

البالون رقم 4

قياسات إضافية

وضعنا أيضاً هاتفاً محمولاً على هذا البالون لإجراء قياسات إضافية للشبكة الخلوية، بالإضافة إلى كاميرا تسجيل. لسوء الحظ، حدثت مشكلة في البالون – على الأرجح لم يكن الهيليوم كافياً – لذلك لم يقطع مسافة طويلة، وبالتالي فإن بياناته ليست ذات أهمية.

نقاط الهبوط

تم تسجيل نقاط هبوط البالونات المجهزة في منطقة Győr، وتم استعادة المسابير بناءً على هذه المعلومات.

اختبار العزل

قمنا أيضاً باختبار الأجهزة المعلقة بالبالون باستخدام كاميرا حرارية، لكننا كنا فضوليين لمعرفة قيم درجات الحرارة التي نحصل عليها في ظروف جوية حقيقية بفضل العزل. وضعنا مسجلات حرارة iButton في طبقات مختلفة من الكرات العازلة، والتي راقبت وخزنت التغيرات في درجة الحرارة باستمرار. هذه القيم مفيدة لتجاربنا المستقبلية.

تُظهر الصورة كرتي البوليسترين المتداخلتين للعزل؛ الأرقام تساعد في تحديد الطبقات.

اختبار العزل