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September 03 2012

Sturzflug ins Ungewisse, Passepartout Sherpa III Airsampler 2 Neil Armstrong

Fertig montierte Yagi Antenne

Fertig montierte Yagi Antenne (c) OEWF (Daniela Scheer)

Donnerstag, 30. August:
Meteorologie gegen Bauchgefühl

Was macht die Medienbeauftragte des ÖWF bei gefühlten 40 Grad Celsius mit ein paar Metallstangen und einer japanischen Gebrauchsanweisung auf dem Dach eines Observatoriums? Sie baut eine 2 m YAGI-Antenne zusammen und sorgt damit für eine von mehreren Funkverbindungen zu unseren „Fluggeräten“ – und das ist immerhin auch eine Art von Kommunikation.

Eine kleine Vorhut des Ballonteams des ÖWF Polares Programms hat bereits heute Nachmittag das Grazer Lustbühel Observatorium in Beschlag genommen und das Dachgeschoss mit Kabeln, Laptops, Seilen, Stangen, Kisten, Funkgeräten, Decken, Werkzeug, noch mehr Schachteln und noch mehr Kabeln vollgestopft.

Die Vorbereitungen für die am Wochenende geplanten Starts von zwei Stratosphärenballons laufen sehr routinemäßig an. Schließlich haben wir seit der 50-Jahre-Sputnik Feier 2007 bereits acht Ballons von hier aus gestartet. Der Flug von Ballon Nr. 9 ist für morgen vorgesehen.

Die Nutzlastgondel Passepartout „Sherpa III Airsampler 2“ wird etwa 2 kg schwer sein und einiges an Technik enthalten: Neben Sensoren für Höhe, Druck, Feuchtigkeit und Temperatur, einem Bordcomputer namens STACIE (Stratosphere Telemetry And Control Interface Equipment) und einigen Spezial-Akkus wird auch ein speziell entwickeltes Gerät zum Filtern von Luftproben in großer Höhe mit dabei sein – der sogenannte Airsampler. Damit soll versucht werden, mikrobielles Leben in der Stratosphäre nachzuweisen.

Ob unsere Ballons – Nr. 10 ist am Samstag für die Jubiläumsveranstaltung zu Ehren von Victor Hess vorgesehen – an diesem Wochenende planmäßig starten werden, hängt allerdings selbst für die Meteorologen noch in den Wolken des aktuellen atlantischen Tiefdruckgebiets. Es bleibt also spannend…

Das Missionskontrollzentrum am Grazer Lustbühel

Das Missionskontrollzentrum am Grazer Lustbühel

Freitag, 31. August:
Sturzflug ins Ungewisse

Projektleiter Michael Taraba mit Sherpa III und Airsampler vor dem Start.

Projektleiter Michael Taraba mit Sherpa III und Airsampler vor dem Start.

Dichte graue Regenwolken nehmen uns am Morgen die Sicht auf den Sonnenaufgang. Ihren Inhalt geben sie vorerst nur tröpfenchweise preis, was uns vorsichtig optimistisch stimmt. Leichter Regen sollte unseren Stratosphärenballon „Sherpa III Airsampler 2“ auf dem Weg nach oben nicht aufhalten. Aus aktuellem Anlass trägt er den Beinamen „Neil Armstrong“  – nach dem ersten Mann auf dem Mond. Kurz nach dem Start gegen 9 Uhr öffnen sich allerdings die Schleusen und die Konsequenzen lassen nicht lange auf sich warten.

Bei einer maximalen Höhe von 1.353 m über dem Meeresspiegel verzeichnet die ÖWF-Balloncrew plötzlich ein Absinken des Ballons auf etwa 600-700 Meter. Danach erfolgt wieder ein Anstieg um etwa 200 Meter und schließlich beginnt ein gemächlicher aber diesmal unaufhaltsamer Sinkflug. Offenbar ist Passepartout Sherpa genau in die Schlechtwetterfront gedriftet und hat dort die Bekanntschaft einer Gewitterwolke gemacht. Im starken Regen sammelt sich viel Wasser auf der Ballonhülle, was ihn in der Folge wieder nach unten drückt anstatt ihn weiter aufsteigen zu lassen.

Ein Besuch in der Stratosphäre erscheint unserem Ballon heute demnach weniger verlockend als ein Rundflug über Graz und Umgebung. In Straßgang streift er nach Aussagen von Zeugen zuerst eine Straßenlampe, bevor er von einem Wohnhaus nach einmal den „Sprung“ auf ein Hochhaus schafft. Dort bleibt er gegen 9:45 Uhr hoch oben an einem Balkon hängen. Soweit – so gut. Wir können ihn orten und ein Suchteam macht sich auf den Weg um den Ballon und seine Nutzlast einzusammeln.

Sherpa III Neil Armstrong entschwindet in den wolkenverhangenen Himmel

Sherpa III Neil Armstrong entschwindet in den wolkenverhangenen Himmel

Kurz nachdem unsere Crew Sichtkontakt hergestellt hat, passiert allerdings etwas Unvorhergesehenes. Da unsere Ballons eine Vorliebe für Landungen in hohen Bäumen in unwegsamen Gebieten haben, wurde erstmals eine Vorrichtung zur ferngesteuerten Ablösung der Kapsel vom Ballon eingesetzt. Bevor das Bergeteam diese Apparatur allerdings planmäßig auslösen kann, aktiviert sie sich aus ungeklärter Ursache selbst. Das bewirkt, dass unsere Nutzlastgondel mit all ihren empfindlichen Geräten ungebremst aus dem 7. Stock auf den Boden kracht. Gleichzeitig nimmt die Ballonhülle mit dem Fallschirm wieder Fahrt auf und entschwindet in den Gewitterhimmel.

Sherpa III hängt an einem Balkon

Sherpa III hängt an einem Balkon

Alle Zeugen des Vorfalls befinden sich in sicherer Entfernung, die einzige Beteiligte, die Schaden nimmt, ist die Styrodur-Kapsel selbst. Nach eingehender Untersuchung der Nutzlast steht fest, dass sie an diesem Wochenende nicht noch einmal fliegen wird. Die zunehmende Verschlechterung des Wetters würde auch keinen weiteren Start zulassen. Somit muss unser Airsampler-Experiment weiter auf seinen Einsatz warten. Bei diesem Projekt wird versucht, in einer Höhe von 20-30 Kilometern Luft durch einen Filter zu pressen um darin Spuren von Leben zu finden. Dieses wird sich – sollte es dort oben tatsächlich existieren – nun wohl noch eine Weile vor uns verstecken können.

February 20 2012

Neues vom TriPolar Projekt!

Ein Teil des TriPolar Sparkling-Science Projekts ist die Suche nach Lebensformen in der Stratosphäre. Zu diesem Zweck entwickeln 6 Schüler der Maturaklasse der HTBLA Eisenstadt gemeinsam mit dem Ballon Team des ÖWF und Biologen der Universität Innsbruck einen Air Sampler für hohe Luftschichten, der mittels eines Stratosphärenballons bis auf 35km Höhe transportiert werden wird.

Die Biologen erhoffen sich mit diesen Experimenten Aufschluss über die Verteilung von Kleinstlebewesen über die Atmosphäre zu bekommen und vielleicht sogar Lebewesen zu finden die nur in dieser Höhe vorkommen. Dabei muss man in Betracht ziehen, dass die Umweltbedingungen in der Stratosphäre sehr extrem sind. Es herrschen dort Temperaturen bis zu -50°C bei einem Druck bis zu einigen mBar mit einem zig-fachen der UV-Strahlung und Radioaktivität als auf der Erdoberfläche.

Die Parameter die an diesen Airsampler gestellt werden sind sehr hoch. Geringes Gewicht, Datenaufzeichnung bei tiefen Drücken, Temperaturen bis zu -50°C und natürlich Sterilisierbarkeit bei bis zu 120°C erleichtern die Entwicklungsarbeit nicht gerade. Dennoch ist es dem Team gelungen einen Airsampler zu konstruieren und zu bauen, der diesen Anforderungen entspricht.

 

Der Airsampler besteht mehr oder weniger aus handelsüblichen Teilen die dementsprechend angepasst wurden. Die Trichter und der Körper bestehen aus verklebten Teilen von Getränkeflaschen, genauso wie die Ventile, die von speziellen Erfrischungsgetränkeflaschen übernommen wurden. Das hat den Vorteil, dass billig konstruiert werden konnte und keine speziellen Fertigungsmethoden zur Anwendung kommen müssen. Und auch die Sterilisation wird in der  Lebensmittelindustrie mit ähnlichen Temperaturen durchgeführt.

 

 

 

 

Die Ventile werden mittels Modellbau Servos bewegt, was kleines Gewicht und wenig Stromverbrauch bedeutet. Als Ansaugmechanismus wurde ein kräftiger Modellbau Impeller gewählt,der bis in ungefähr 30km-35km Höhe noch genug Schub erzeugen kann um Luft (in dieser Höhe nur ca 10mBar Druck) durch den Filter zu saugen.

Gesteuert wird der ganze Ablauf des Ventil Öffnens und Schließens und Start des Impellers in bestimmten Höhen durch STACIE (Stratosphere Telemetry And Control Interface Equipment), den neu entwickelten Bordcomputer. Dieser wird seine Befehle über eine Servoschnittstelle an den Airsampler weitergeben und auch Zustandsdaten von diesem empfangen und zur Bodenstation schicken.
STACIE erlaubt weiters den Eingriff der Bodenstation mittels Befehlen die per Funk an die Ballonkapsel geschickt werden.

 

Anfang Februar wurden in den Werkstätten der HTBLA Eisenstadt gemeinsam die „Umweltverträglichkeitstests“ durchgeführt. Dabei wurde der Airsampler Prototype den extremen Umweltbedingungen, die in großer Höhe herrschen, ausgesetzt und zahlreiche Funktionstests durchgeführt. Nach Auswertung der Tests kann man sagen, dass der Airsampler in dieser Form recht gut funktioniert.

 

Folgende Tests wurden positiv abgeschlossen: Das Verhalten der Servos bei tiefen Temperaturen und sehr kleinen Drücken mit angeflanschten Ventilen, das Temperatur- und Leistungsverhalten des Impellers in Abhängigkeit des Drucks, der Durchfluß des Gesamtsystems in Abhängigkeit des Drucks, der vom Impeller erzeugte Unterdruck in Abhängigkeit des Drucks, die Funktionsweise des Servointerface und die Steuerbarkeit.

Die Biologen sind gerade dabei ein Sterilisations -Procedere für den Airsampler zu entwickeln. Dabei reicht es nicht die überall vorhandenen Kleinstlebensformen abzutöten, sondern es muss auch die tote Biomaterie entfernt werden, damit es bei der Auswertung der gesammelten Proben zu keinen Fehlinterpretationen kommt.

Am 21. April 2012 wird voraussichtlich der erste Airsampler Start in Graz/Lustbühel stattfinden. Bis es aber soweit ist, sind noch viele Tests durchzuführen und viel Entwicklungsarbeit zu leisten.

 

Michael Taraba

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