Zajtra pošleme náš server do stratosféry. Stratosférický balón bude počas letu distribuovať internet, natáčať a prenášať video a telemetrické dáta na zem. Niekoľkokrát sme písali, že sa budeme baviť o technickej stránke nášho projektu „Space Data Center“ (predtým odpovedané na názov „"). Sľúbili sme - dodáme! Pod rezom je niekoľko kusov hardvéru a kódu.
webový server
Dokonca aj v predchádzajúcom projekte „Server in the Clouds“, keď sme stúpali na plnohodnotnom balóne s posádkou dvoch ľudí, nebolo povedzme racionálne vziať si so sebou plnohodnotný server s batériovou zostavou. A teraz hovoríme o malom stratosférickom balóne, ktorý bude musieť prekonať 30 km, nie 1. Preto sme ako webový server zvolili rovnaké Raspberry Pi. Tento mikropočítač vygeneruje HTML stránku a zobrazí ju na samostatnom displeji.
Satelitné pripojenie
Okrem Raspberry budú na palube lietať modemy zo satelitných komunikačných sietí Iridium a Globalstar. Ako si pamätáte, plánovali sme pridať do ich spoločnosti modem pre domácu sieť Gonets, ale nestihli sme ho dostať vopred, takže ho pošleme ďalším letom. Prostredníctvom satelitných modemov bude webový server prijímať vaše správy, ktoré je možné odosielať . Tieto správy sa prenesú do Raspberry Pi, ktoré ich zaradí do frontu a zobrazí na stránke HTML.
Dôležitý bod: limit na dĺžku textovej správy v ruštine je 58 znakov (vrátane medzier). Ak je správa dlhšia, počas prenosu sa preruší. Z textu budú tiež vystrihnuté všetky špeciálne znaky, napr. /+$%&;''""<>n a podobne.
Keďže Raspberry Pi má iba jeden port UART, satelitné modemy pripojíme cez medziľahlý rozbočovač, ktorý bude zbierať dáta z modemov a posielať ich do Raspberry Pi.
Rádiový modem
Webový server nielenže zobrazí všetky správy prijaté od vás na displeji, ale ich aj odošle na Zem prostredníctvom rádiového modemu LoRa. Chceme teda otestovať myšlienku distribúcie internetu zo stratosféry (pocta projektu Google Loon). Náš stratosférický balón samozrejme nie je plnohodnotným komunikačným opakovačom, ale aj keď jeho schopnosti postačujú na stabilný prenos dát, bez veľkých strát informácií, špecializované systémy si s distribúciou internetu z predpriestoru určite poradia.
telemetria
Okrem toho plánujeme zobrazovať telemetrické údaje na rovnakej HTML stránke. Raspberry Pi ich prevezme zo samostatného letového ovládača.
Zisťuje rôzne senzory, ktoré môžu byť umiestnené vo vnútri aj mimo hardvérovej hermetickej skrinky, zbiera informácie na hromadu, prečesáva ich a vo vhodnej forme ich poskytuje tým, ktorí sa pýtajú. V našom prípade si to vypýta Raspberry Pi. Zaznamenáme tlak, nadmorskú výšku, GPS súradnice, vertikálnu a horizontálnu rýchlosť a teplotu.
Údaje z letového ovládača sa prenášajú v dlhých riadkoch, ktoré potom pomocou tohto kódu:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);zmeniť na pole vo forme vhodnej na zobrazenie:
Array
(
[N] => 647
[Т] => 10m55з
[MP_Stage] => 0
[MP_Alt] => 49
[MP_VSpeed) => 0.0
[MP_AvgVSpeed] => 0.0
[Baro Рrеss] => 1007.06
[Baro_Alt] => 50
[Baro_Temp] => 35.93
[GPS_Coord] => N56d43m23s,E37d55m68s
[GPS_Home) => N56d43m23s,E37d55m68s
[Dst] => 5
[GPS_HSpeed] => 0
[GPS_Course] => 357
[GPS_Time] => 11h17m40s
[GPS_Date] => 30.07.2018
[DS_Temp] => [fс] ЗЗ.56
[Volt] => 5.19, 0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00
)Spolu s vašimi správami budeme na Zem vysielať aj telemetrické údaje. Za týmto účelom rozmiestnime prijímaciu stanicu na mieste štartu.
Displej a fotoaparát
Aby ste sa mohli uistiť, že server skutočne prijíma vaše správy prostredníctvom satelitnej komunikácie a že skutočne odletel do stratosféry a nestojí v našej kancelárii, rozhodli sme sa zobraziť všetky správy s telemetriou na displeji, ktorý zachytí GoPro. Na prípravu projektu bolo málo času (ako ho môže byť niekedy veľa?!), takže sme sa neobťažovali s Aliexpressom a spájkovačkou, ale namiesto toho sme si vzali hotové zariadenie. Pre naše potreby je to viac než dosť. Displej pripojíme k Raspberry cez HDMI.
Plánujeme tiež vysielať video z GoPro cez samostatný rádiový kanál, ale ako to bude fungovať, zatiaľ nie je známe – možno nízka oblačnosť značne zníži dosah komunikácie. Ale v každom prípade, keď nájdeme pristátý stratosférický balón, zverejníme video z kamery a sami uvidíte, aké správy naše „predvesmírne dátové centrum“ dostalo a do akej výšky vystúpilo – zobrazí sa telemetria na tej istej stránke HTML, Okrem toho bude viditeľný kúsok horizontu.
Jedlo
Všetka vyššie popísaná krása bude poháňaná zostavou lítiových batérií zostavených podľa obvodu 3S4B – tri v sérii, štyri paralelne. Celková kapacita je cca 14 Ah pri napätí 12 V. Podľa našich odhadov by to malo stačiť, no po finálnej montáži samozrejme zmeriame skutočnú spotrebu, prípadne doplníme ďalšie batérie.
K tomu všetkému si pripočítajte GPS majáky, ktoré použijeme na hľadanie pristátého stratosférického balóna. A hermetický box bude „domom“ pre server a ďalšie zariadenia.
Chráni citlivé vybavenie pred zmenami teploty a tlaku. Zároveň to zníži aj dávku žiarenia, aj keď to pre náš projekt nehrá žiadnu rolu, server poletí v stratosfére príliš krátko a pozadie tam nie je také vysoké ako na ISS.
Okrem odosielania správ na , môžete sa zapojiť do súťaže a hádať, kde sonda pristane. Hlavnou cenou je zájazd na Bajkonur na štart pilotovanej kozmickej lode Sojuz-MS-13.
Zdroj: hab.com
