宇宙データセンター。 実験をまとめてみましょう

皆さん、宇宙飛行士の日、私たちの小さなサーバーは成層圏への飛行に成功しました。 飛行中、成層圏気球に搭載されたサーバーはインターネットを配信し、ビデオと遠隔測定データを撮影して地上に送信しました。 そして、すべてがどのように進んだのか、そしてどんな驚きがあったのかをお話しするのが待ちきれません (まあ、それがなかったらどうするでしょうか?)。

すべてを見逃した人のための簡単な背景と役立つリンク:

1. についての投稿 探査機の飛行を調整する方法 成層圏へ（打ち上げ中に実際に遭遇しました）。
2. 私たちはどうやってやったのか」鉄部分» プロジェクト - オタクポルノのファン向け、詳細とコード。
3. Сайт このプロジェクトでは、探査機の動きと遠隔測定をリアルタイムで監視することができました。
4. 比較 プロジェクトで使用した宇宙通信システム。
5. 文章 放送 サーバーを成層圏に打ち上げます。

私たちは本当に宇宙航行デーに打ち上げたかったし、その日に空域使用の正式な許可を得たので、天候に適応する必要がありました。 そして、風によって成層圏気球が許可ゾーンの境界を超えないように、上昇高度を制限する必要があり、30 km の代わりに 22,7 km まで上昇しました。 しかし、これはすでに成層圏であり、今日飛行する旅客機の約XNUMX倍の高さです。

成層圏気球とのインターネット接続は飛行中ずっと安定していました。 あなたのメッセージは受信されて表示され、58 年前のガガーリンと地球との交渉の引用で一時停止を埋めました :)

遠隔測定によると、屋外は -60 ℃、密閉ボックス内は -0 ℃に達しましたが、すべてが安定して動作しました。

内部温度の変化のグラフ (こことさらに X スケールで、数十分が表示されます):

別の実験用デジタル高速送信機が船上に設置されました。 これは高速 Wi-Fi を実現するという私たちの試みであり、その設計の詳細をまだ明らかにする準備ができていません。 この送信機を使用して、ビデオをオンラインでブロードキャストしたいと考えました。 そして実際、曇りにもかかわらず、最大 30 km 離れた成層圏気球に搭載された GoPro からビデオ信号を受信しました。 しかし、コントロール センターでビデオを受信したため、地上からインターネットに送信することはできませんでした。その理由を次に説明します。

間もなく、機内カメラからの飛行のビデオ録画を公開する予定ですが、今のところは探査機からのオンライン録画を見ることができます。

主な驚きが私たちを待っていました。MCC の 4G モデムのパフォーマンスが非常に低く、オンラインでビデオを送信できませんでした。 プローブはインターネット経由でメッセージの送受信に成功しましたが、それらはサーバーによって受け入れられました。サーバーからサービス確認を受信し、ビデオ ブロードキャストを介して画面に表示されるのを確認しました。 衛星との通信や地球への信号送信については懸念がありましたが、モバイル 4G インターネットが弱点であることが判明するなど、このような待ち伏せ攻撃は誰も予想していませんでした。

そして、荒野ではありませんが、ペレスラヴリ・ザレスキーからそれほど遠くない地域で、MTSとMegaFonの地図によれば、4Gが十分にカバーされています。 私たちのモバイル MCC には、洗練された Kroks ap-205m1-4gx2h ルーターがあり、そこに 18 枚の SIM カードが挿入され、ビデオをインターネットに完全にブロードキャストできるようにトラフィックを集約することになっていました。 ゲイン 4 dB の外部パネル アンテナも設置しました。 しかし、このハードウェアの動作はひどいものでした。 Kroks のサポート サービスでは、最新のファームウェアをアップロードするようアドバイスすることしかできませんでしたが、これは役に立ちませんでした。4 枚の XNUMXG SIM カードの速度は、通常の USB モデムの XNUMX 枚の SIM カードの速度よりもはるかに悪いことが判明しました。 したがって、次回、XNUMXG チャネルを合計したデータ送信を整理するのに最適なハードウェアを教えていただければ、コメントに書き込んでください。

私たちの軌道計算は非常に正確であることが判明し、驚くべきことはありませんでした。 幸運なことに、成層圏気球は貯水池から 10 メートル、発射場から 70 km 離れた柔らかい泥炭地に着陸しました。 GPS距離グラフ:

そして、成層圏気球の垂直飛行速度は次のように変化しました。

確かに、XNUMX つのディスプレイのうち XNUMX つは着陸時に生き残れませんでした (はい、GoPro カメラと同じように XNUMX つありました。信頼性を高めるには複製が良い方法です)。ビデオでは、それがどのように縞模様になり、回転したかを見ることができます。オフ。 しかし、他のすべての機器は問題なく着陸に耐えました。

実験とインターネット通信の品質に関する結論。

サーバーの仕組みは次のようになります。ランディング ページでは、フォームを通じてテキスト メッセージをサーバーに送信できます。 これらのデータは、2 つの独立した衛星通信システムを介して HTTP プロトコルを介して成層圏気球の下に吊り下げられたコンピューターに送信され、コンピューターはこのデータを地球に送信しましたが、同じ方法で衛星経由ではなく、無線チャネル経由で送信されました。 このようにして、サーバーは一般にデータを受信し、成層圏からインターネットを配信できることがわかりました。 同じランディング ページには、成層圏気球の飛行スケジュールが表示され、各メッセージの受信地点がマークされていました。 つまり、「空の高いサーバー」のルートと高度をリアルタイムで追跡できます。

参加者は合計 166 件のメッセージをランディング ページから送信し、そのうち 125 件 (75%) がサーバーに正常に配信されました。 送信と受信の間の遅延の範囲は非常に大きく、0 ～ 59 秒でした (平均遅延は 32 秒)。

高さと遅延レベルの間に目立った相関関係は見つかりませんでした。

このグラフから、遅延のレベルが発射場からの距離にまったく依存していないことは明らかです。つまり、メッセージは地上からではなく衛星経由で正直に送信されました。

私たちの実験から得られた主な結論は、成層圏の気球からインターネット信号を受信および配信できるということであり、そのような計画は存在する権利があるということです。

覚えていると思いますが、私たちはイリジウムとグローバルスターの通信を比較することを約束しました (メッセンジャー モデムは予定通りに届きませんでした)。 私たちの緯度における彼らの仕事の安定性はほぼ同じであることが判明しました。 雲の上では受信状態は非常に安定しています。 国内の「メッセンジャー」システムの代表者がそこで何かをチェックして準備しましたが、テスト用に何も提供できなかったのは残念です。

将来の計画

現在、私たちはさらに複雑な次のプロジェクトを計画しています。 例えば、成層圏の気球同士を高速レーザー通信して中継器として利用できないかなど、現在さまざまなアイデアを検討中です。 将来的には、アクセス ポイントの数を増やし、半径 1 ～ 100 km 以内で最大 150 Mbit/秒の安定したインターネット接続速度を確保し、オンライン ビデオをインターネットに送信する際の問題を解決したいと考えています。もう起こらなくなります。

出所： habr.com