UPRA – Magaslégköri Ballon

A projekt során egy megbízható, könnyen konfigurálható, kis karbantartást igénylő magaslégköri ballonplatformot fejlesztünk egyetemi kutatócsapatok kísérleteinek a sztratoszférába juttatásához. A célunk, hogy 3 kg hasznos terhet legalább 30 km-es magasságba tudjunk küldeni, majd onnan biztonságosan visszatérni a földre és begyűjteni az eszköz(öke)t. A tervünk, hogy a ballonplatform mellett saját földi állomást és vezérlőközpontot is kiépítünk, így teljes körű ballonos szolgáltatást tudunk majd nyújtani kutató és mérnökcsapatoknak az eszközük közeli-űrbe juttatásához.

 

ReHAB Ballonplatform

A platformot ReHAB vagyis ‘Re-usable High Altitdue Balloon’ névre hallgat és egy komplex magaslégköri kutatórendszert takar.

	Az emeléshez hagyományos latex időjárási ballont használunk, melyek normál felhasználás során a pálya legmagasabb pontján széthasadnak. A latex ballonok használata segít a költségek alacsonyan tartásában is.
	A visszatéréshez ejtőernyőt használunk, mely nemcsak az érzékeny műszereket védi a becsapódástól, hanem biztosítja, hogy a landolási zónában se tegyünk kárt semmiben. Az ejtőernyő az egész repülés során nyitott állapotban van, ezzel is növelve a sikeres, biztonságos visszatérés esélyét.
	A ReHAB modul biztosítja a kétirányú rádiókommunikációt, élő követést valamint a hasznos teher és a repülés felügyeletét
	A hasznos teher, vagyis a tudományos mérőműszerek és kísérletek külön gondolában helyezkednek el. A műszerek összeköttetésben állnak a ReHAB modullal, mely biztosítja a teljes körű felügyeletet a hasznos teher felett.
	Arra az esetre, ha minden kapcsolat megszakadna a ballonnal, egy tartalék GPS modult is rögzítünk a rendszerhez. Ez az eszköz a fedélzeti rendszertől független és segítségével nagyobb biztonsággal tudjuk megtalálni a visszatérő ballont.

Jelenleg a ReHAB v.1.x rendszerrel dolgozunk, melyet folyamatosan fejlesztünk és tesztelünk, hogy minél hamarabb alkalmas legyen tudományos mérőeszközök támogatására.
 

UPRA Fedélzeti rendszer

A platform lelke az UPRA fedélzeti rendszer, mely szintén saját fejlesztés. A célunk egy olyan moduláris fedélzeti mikroszámítógép kifejlesztése, mely az egyes alrendszerek cseréjével vagy új alrendszerek hozzáadásával a legkülönfélébb küldetések végrehajtására alkalmas.

	Pilóta nélküli légi járművekhez
	Mobil kutató-roverekhez
	Ballonos vagy kis-műholdas küldetésekhez
Universal Platform for Robotics and Aerospace

Az egyes alrendszerek egy CAN BUS alapú rendszersínre csatlakoznak. Négy alapmodul szükséges az alap működéshez, ezek az űriparban használt alrendszer kiosztás alapján kerültek meghatározásra.

	Fedélzeti számítógép (OBC) A fedélzeti számítógép feladata a részegységek összehangolása és a repülési terv végrehajtásának felügyelete. Üzemszerű működés során feldolgozza és naplózza a telemetria és house-keeping adatokat, kezeli a GPS modult, a belső buszrendszeren kommunikál az egyes alrendszerekkel, felügyeli a payload-ok állapotát és kezeli a képrögzítő eszközöket. Az OBC rendelkezik egy integrált kamera egységgel, melynek felvételeit előfeldolgozza és tárolja. A rendszernapló és képek tárolására megfelelő méretű nem felejtő memóriával kell rendelkeznie.
	Kommunikációs alrendszer (COM) A kommunikációs alrendszer feladata a repülés során a kétirányű kommunikáció biztosítása a ballon és a földi vezérlés között. A folyamatos rádiókommunikáció segítségével a ballon repülése élőben követhető és az életjelei folyamatosan monitorozhatók. A rádiós link lehetőséget biztosít mérési adatok és képek valós idejű lesugárzására is.
	Mérés-adatgyűjtő kártya (SNW) A szenzor modul feladata a környezeti szenzorok kezelése. Az SNW kezeli a külső hőmérséklet szenzort, nyomás szenzort, páratartalom mérőt valamint rendelkezik inerciális szenzorokkal, melyek a ballon orientációjának mérésére szolgálnak. A szenzor modul alkalmas a tudományos payload house-keeping szenzorainak kezelésére is. Az SNW interfész modulként is szolgálhat olyan műszerek esetében, melyek nem kapcsolódnak közvetlenül a rendszerbuszra.
	Elektromos energiaellátó alrendszer (EPS) Az EPS feladata biztosítani a megfelelő tápfeszültséget az egyes modulok számára. Az energia ellátó alrendszer alkalmas az egyes alrendszerek teljesítményfelvételének monitorozására, ha valamelyik modul meghibásodik (túláram, rövidzár) az EPS képes újraindítani illetve teljesen lekapcsolni a hibás modult. Az energia ellátó rendszer figyeli a teleptöltöttséget és az akku hőmérsékletet is. Amennyiben az akkumulátor hőmérséklete veszélyesen alacsonyra csökken az EPS bekapcsolja az akku fűtést.

Az egyes modulok külön kártyákon helyezkednek el, melyeket szerettünk volna a lehető legkisebb méreten tartani, hogy a későbbiekben akár kis-műholdas küldetések során is bevethető legyen a rendszer. A fejlesztés elején meghatároztuk az “UPRA Standard” formatényezőt, mely 70x75mm-es kártyáival belefér egy 1U CubeSat vázba.

UPRA Standard

ReHAB Service Module

A ReHAb Service Module gyakorlatilag a bedobozolt UPRA fedélzeti rendszer kiegészítve néhány, a ballonozás szempontjából fontos egységgel.

A ReHAB - 150 kapszula egy 150x150x150 mm-es, aluminium vázzal megerősített szigetelődoboz. A korábbi repüléseink során ezt a konfigurációt használtuk. A megfelelő hőszigetelést 2 cm vastag polisztirol lapok és egy többrétegű szigetelőkabát biztosítja. Az aluminium vázhoz kerül rögzítésre a rádiós modul és a GPS vevő antennája valamint az információs tábla, melyen az elérhetőségeink is megtalálhatók.
 

Repülésre kész ReHAB-150 kapszula

Az új ReHAB - 1uQ kapszula tervezése a méret és a tömeg csökkentésének jegyében zajlott. Mindenképp szerettünk volna a hatékonyság mellett egy oktatási szempontból is hasznos eszközt készíteni, ezért egy könnyen összeállítható, 3D nyomtatott 1U CubeSat méretszabványú 10x10x10 cm-es vázat készítettünk. Amellett, hogy az új váz jelentősen könnyebb az elődjénél, a hallgatóknak lehetőségük van megismerkedni a kis-műholdas küldetések során felmerülő tervezési problémák megoldására.
 

ReHAB-1uQ prototípus/teszt verzió

Földi irányítóközpont

A repülés biztonságos lebonyolítása érdekében szeretnénk kiépíteni egy saját földi irányítóközpontot, mely segítségével a felbocsátás után tudjuk követni és vezérelni a ballont. A tervezett földi állomás két fő részből áll:

Korábbi repülések során a hasonló felépítésű BME-GND Műegyetemi Műholdkövető Állomás berendezéseit használhattuk, melyet ezúton is köszönünk!

További részletek és folyamatosan frissülő információk az UPRA Projekt HONLAPján és Facebook oldalán találhatók.