Wetterballon mit Rückkehrfunktion

Hiermit möchten wir das Projekt "RCS Wetterballon" vorstellen, welches in Kürze zum Start abhebt. Das Ziel ist einen Helium-Ballon mit Sensorik und Aufzeichnungsgeräten aufsteigen, und bis in die Stratosphäre klettern zu lassen. In einer gewissen Höhe platzt der Ballon, und die Sensoren fallen in einer Styroporkapsel zurück zur Erde. Dort kann die Kapsel dann eingesammelt werden, um die Wetterdaten auszuwerten.

Unser System bringt jedoch eine Neuerung mit sich: Normalerweise landet die Kapsel hunderte von Kilometern weit vom Startort entfernt, verursacht durch Winddrift während des Auf- und Abstieges. Unsere Kapsel ist allerdings keine normale Kapsel, sondern ein Styroporgleiter (ähnlich Bild rechts). Der Gleiter wird sich auf einer vorprogrammierten Zielhöhe vom Ballon abtrennen, und selbstständig zurück zum Startort fliegen, entgegen der Winddrift. Dabei können Windgeschwindigkeiten von über 100 km/h auftreten, was in konventionellen Flugrechnern für derartige Gleiter nicht vorgesehen ist. Zudem sind die Höhen- und Temperaturbedingungen jenseits der erprobten Betriebsgrenzen von verfügbarer Flug-Software, weshalb für dieses Projekt eine eigens dafür ausgelegte Flugsoftware entwickelt wurde.

Weitere Herausforderungen

Der Gleiter selbst und die Sensorik wurden so klein und leicht wie möglich entworfen, sodass die Mission (siehe unten) unter den gegebenen Umweltbedingungen gerade noch erfüllt werden kann. Auch hier waren einige Probleme zu lösen: Neben den rauen Windbedingungen muss unter anderem mit Temperaturen unterhalb von -40 Grad Celsius gerechnet werden, sowie mit kurzen Regenfällen. Zudem müssen alle Komponenten mit nur geringer Energie zurecht kommen, welche durch die maximale Traglast des Gleiters stark limitiert ist.

Die Wetter-Mission im Profil

Das Gesamtsystem wurde von zwei Studenten im Rahmen ihrer Master-/Diplomarbeit am RCS entworfen, und wurde durch eine weitere Forschungspraxis ergänzt. Einige weitere Highlights sind:

  • die Idee ist nach unserem Wissen weltweit einmalig
  • der Flugrechner wurde in der auf Sicherheit und Integrität bedachten Programmiersprache Ada/SPARK programmiert und weitestgehend mit formalen Methoden auf Fehlerfreiheit analysiert
  • eine selbstgebaute, automatisch nachführende Richtantenne ermöglicht eine Live-Funkübertragung der Positionsdaten

Der Start ist im Zeitraum vom 9. bis 16. September geplant, und aus praktischen Gründen abhängig von der Windrichtung.