Ngày mai chúng tôi sẽ gửi máy chủ của mình vào tầng bình lưu. Trong suốt chuyến bay, khinh khí cầu ở tầng bình lưu sẽ phân phối Internet, quay và truyền dữ liệu video, dữ liệu đo từ xa xuống mặt đất. Chúng tôi đã viết nhiều lần rằng chúng tôi sẽ nói về khía cạnh kỹ thuật của dự án “Trung tâm dữ liệu không gian” (trước đây đã trả lời tên “"). Chúng tôi đã hứa - chúng tôi thực hiện! Bên dưới vết cắt có một số phần cứng và mã.
máy chủ web
Ngay cả trong dự án “Máy chủ trên đám mây” trước đây, khi chúng tôi bay lên trên một khinh khí cầu chính thức với một nhóm gồm hai người, việc mang theo một máy chủ hoàn chỉnh với cụm pin, có thể nói là không hợp lý. Và bây giờ chúng ta đang nói về một khinh khí cầu nhỏ ở tầng bình lưu, nó sẽ phải leo lên 30 km chứ không phải 1. Vì vậy, chúng tôi đã chọn Raspberry Pi giống như một máy chủ web. Máy vi tính này sẽ tạo ra một trang HTML và hiển thị nó trên một màn hình riêng biệt.
Kết nối vệ tinh
Ngoài Raspberry, các modem từ mạng truyền thông vệ tinh Iridium và Globalstar sẽ được trang bị trên tàu. Như bạn còn nhớ, chúng tôi đã lên kế hoạch bổ sung một modem mạng Gonets nội địa cho công ty của họ, nhưng chúng tôi không có thời gian nhận trước nên sẽ gửi nó trên chuyến bay tiếp theo. Thông qua modem vệ tinh, máy chủ web sẽ nhận được tin nhắn của bạn và có thể gửi đến . Những tin nhắn này sẽ được truyền đến Raspberry Pi, Raspberry Pi sẽ xếp chúng vào hàng đợi và hiển thị chúng trên trang HTML.
Điểm quan trọng: giới hạn độ dài của tin nhắn văn bản bằng tiếng Nga là 58 ký tự (bao gồm cả dấu cách). Nếu tin nhắn dài hơn, nó sẽ bị cắt trong quá trình truyền. Ngoài ra, tất cả các ký tự đặc biệt sẽ bị cắt khỏi văn bản, ví dụ: /+$%&;''""<>n và những thứ tương tự.
Vì Raspberry Pi chỉ có một cổng UART nên chúng tôi sẽ kết nối các modem vệ tinh thông qua một trung tâm trung gian, trung tâm này sẽ thu thập dữ liệu từ các modem và gửi đến Raspberry Pi.
Modem vô tuyến
Máy chủ web sẽ không chỉ hiển thị tất cả các tin nhắn nhận được từ bạn trên màn hình mà còn truyền nó đến Trái đất thông qua modem vô tuyến LoRa. Vì vậy, chúng tôi muốn thử nghiệm ý tưởng phân phối Internet từ tầng bình lưu (để tri ân dự án Google Loon). Tất nhiên, khinh khí cầu ở tầng bình lưu của chúng ta không phải là một bộ lặp liên lạc chính thức, nhưng ngay cả khi khả năng của nó đủ để truyền dữ liệu ổn định, không bị thất thoát thông tin lớn, thì các hệ thống chuyên dụng chắc chắn sẽ đối phó với việc phân phối Internet từ tiền không gian.
Từ xa
Ngoài ra, chúng tôi dự định hiển thị dữ liệu đo từ xa trên cùng một trang HTML. Raspberry Pi sẽ lấy chúng từ một bộ điều khiển chuyến bay riêng biệt.
Nó thẩm vấn các cảm biến khác nhau có thể được đặt cả bên trong và bên ngoài hộp kín phần cứng, thu thập thông tin thành một chồng, chải kỹ và cung cấp dưới dạng thuận tiện cho những người yêu cầu. Trong trường hợp của chúng tôi, nó sẽ yêu cầu Raspberry Pi. Chúng tôi sẽ ghi lại áp suất, độ cao, tọa độ GPS, tốc độ và nhiệt độ theo chiều dọc và chiều ngang.
Dữ liệu từ bộ điều khiển chuyến bay được truyền thành hàng dài, sau đó sử dụng mã này:
$str = 'N:647;T:10m55s;MP.Stage:0;MP.Alt:49;MP.VSpeed:0.0;MP.AvgVSpeed:0.0;Baro.Press:1007.06;Baro.Alt:50;Baro.Temp:35.93;GPS.Coord:N56d43m23s,E37d55m68s;GPS.Home:N56d43m23s,E37d55m68s;Dst:5;GPS.HSpeed:0;GPS.Course:357;GPS.Time:11h17m40s;GPS.Date:30.07.2018;DS.Temp:[fc]=33.56;Volt:5.19,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00,0.00';
parse_str(strtr($str, [
':' => '=',
';' => '&'
]), $result);
print_r($result);biến thành một mảng ở dạng thuận tiện cho việc hiển thị:
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
)Chúng tôi cũng sẽ phát dữ liệu đo từ xa tới Trái đất cùng với tin nhắn của bạn. Để làm được điều này, chúng tôi sẽ triển khai một trạm tiếp nhận tại địa điểm phóng.
Màn hình và camera
Để bạn có thể chắc chắn rằng máy chủ thực sự đang nhận tin nhắn của bạn qua liên lạc vệ tinh và nó thực sự đã bay vào tầng bình lưu chứ không đứng trong văn phòng của chúng tôi, chúng tôi đã quyết định hiển thị tất cả các tin nhắn bằng phép đo từ xa trên màn hình sẽ được ghi lại bởi một chiếc GoPro. Có rất ít thời gian để chuẩn bị cho dự án (làm sao có thể có nhiều thời gian như vậy?!), vì vậy chúng tôi không bận tâm đến Aliexpress và bàn ủi hàn mà thay vào đó là một thiết bị làm sẵn. Nó là quá đủ cho nhu cầu của chúng tôi. Chúng tôi sẽ kết nối màn hình với Raspberry qua HDMI.
Chúng tôi cũng có kế hoạch phát video từ GoPro qua một kênh radio riêng, nhưng vẫn chưa biết nó sẽ hoạt động như thế nào - có lẽ mây thấp sẽ làm giảm đáng kể phạm vi liên lạc. Nhưng trong mọi trường hợp, sau khi chúng tôi tìm thấy khinh khí cầu ở tầng bình lưu đã hạ cánh, chúng tôi sẽ đăng một đoạn video từ camera và bạn có thể tự mình xem “trung tâm dữ liệu tiền vũ trụ” của chúng tôi đã nhận được thông báo gì và nó đã leo lên độ cao nào - phép đo từ xa sẽ được hiển thị trong cùng một trang HTML, Ngoài ra, một phần của đường chân trời sẽ hiển thị.
Thực phẩm
Tất cả vẻ đẹp được mô tả ở trên sẽ được cung cấp năng lượng bởi một cụm pin lithium được lắp ráp theo mạch 3S4B - ba nối tiếp, bốn pin song song. Tổng công suất khoảng 14 Ah ở điện áp 12 V. Theo ước tính của chúng tôi, điều này là đủ, nhưng tất nhiên sau khi lắp ráp cuối cùng, chúng tôi sẽ đo mức tiêu thụ thực tế và nếu cần, sẽ bổ sung thêm pin.
Thêm vào tất cả các đèn hiệu GPS này, chúng tôi sẽ sử dụng để tìm kiếm khinh khí cầu đã hạ cánh ở tầng bình lưu. Và chiếc hộp kín sẽ là “ngôi nhà” cho máy chủ và các thiết bị khác.
Nó sẽ bảo vệ các thiết bị tinh vi khỏi sự thay đổi nhiệt độ và áp suất. Đồng thời, nó cũng sẽ làm giảm liều bức xạ, mặc dù điều này không có vai trò gì đối với dự án của chúng tôi, nhưng máy chủ sẽ bay trong tầng bình lưu trong thời gian quá ngắn và nền ở đó không cao bằng trên ISS.
Ngoài việc gửi tin nhắn tới , bạn có thể tham gia một cuộc thi và đoán xem tàu thăm dò sẽ hạ cánh ở đâu. Giải thưởng chính là một chuyến đi đến Baikonur để phóng tàu vũ trụ có người lái Soyuz-MS-13.
Nguồn: www.habr.com