Projektas „GLORY I“: lietuvio į stratosferą paleisto zondo kelionė

Lietuvoje gabių ir iniciatyvių jaunų žmonių projektai, atliekami vien iš entuziazmo, sukelia susižavėjimą ir pagarbą. Vienas jų - „GLORY I“.

Šį labai įdomų projektą sumąstė ir įgyvendino Molėtų rajone Joniškio miestelyje gyvenantis 17 metų Ernestas Kalabuckas, rašo technologijos.lt.

Kodiniu pavadinimu „GLORY I“ pavadintas projektas turėtų labiausiai patikti astronomijos bei fotografijos mėgėjams , nes jo tikslas – į didelį aukštį iškelti lengvų dujų pripildytą balioną ir iš tokio aukščio padaryti Žemės nuotraukų. Tokia Žemės fotografijos idėja jau kuris laikas kaitina įvairių entuziastų vaizduotę.
O apie kai kuriuos užsienyje atliktus bandymus mes jau esame rašę: Ispanijoje mokytojo vadovaujama 17-18 metų jaunimo komanda sukonstravo ir į 32 km aukštį nuskraidino balioną su fotoaparatu, kuris užfiksavo puikias Žemės paviršiaus nuotraukas; panašų eksperimentą atliko ir Masačusetso technologijos instituto studentai, tik jų aparatas pakilo kiek žemiau - į 28 km aukštį. Na, o dabar prie šių gražių pavyzdžių galime priskirti ir „GLORY I“ projektą – tiesa, jo baigtis kiek kitokia nei užsienio pavyzdžių.

Taigi, įkvėptas užsienio entuziastų pavyzdžių, Ernestas nusprendė tokį pat eksperimentą atlikti čia, Lietuvoje. Dažnai skaitytojai mėgsta pakritikuoti tokias idėjas, neva jos nėra originalios arba tiesiog beprasmės – juk šiuo atveju, tokių nuotraukų pinas internetas – kam dar vargti? Tačiau tokios mintys Ernesto neišgąsdino – jo nuomone, esmė visai ne nuotraukose, o pačiame kūrybiniame procese. Šis projektas autoriui buvo pats pirmasis ir leido pagilinti daugybe žinių: pradedant nuo programinės įrangos, radijo sekimo sistemų inžinerijos, baigiant fotografija ir projekto tinklapio programavimu.

Projekto eiga

Ruošdamas pirmąjį skrydį, autorius nenorėjo perkrauti įrangos, todėl apsiribojo tik keliais svarbiausiais dalykais. Didelis helio pripildytas balionas turėjo pakelti zondą į maždaug 33 km aukštį ir ten sprogti, o visa įranga – saugiai nusileisti parašiutu ant žemės. Skrydžio metu turėjo būti daromos nuotraukos, o zondo padėties koordinatės siunčiamos į nešiojamąjį kompiuterį. Zondui nusileidus, reikėjo nuvykti į nusileidimo vietą, išardyti jį ir peržiūrėti nuotraukas. Štai toks buvo pradinis planas. Nors jo pradžia pavyko puikiai, galinė dalis „iškrėtė šunybę“.

Kadangi projektas nekomercinis, Ernestui pirmiausia teko surinkti reikiamą kiekį lėšų – iš pradžių manyta, jog užteks 600 litų, tačiau projektavimo eigoje paaiškėjo, kad galutinė kaina sieks 2000 litų. Kaip pakankamai egzotiškam projektui suma nėra didelė – aišku, taip gavosi neskaičiuojant entuziasto sugaišto laiko.

Žinoma, su tokiomis lėšomis tikro kosmoso nepasieksi – jis prasideda maždaug 100 km aukštyje: tikslus atstumas nėra bendrai suderintas – Kanados mokslininkai nustatė, jog ties 118 km, iš anksčiau buvo laikomasi 100 km ribos, na o NASA kosminių skrydžių valdymo centrai naudoja 122 kilometrų aukščio ribą. Ernesto balionas, dėl jo konstrukcinių ypatybių turėjo pakilti į 33 km aukštį – čia jau tęsiasi stratosfera, kuri labiau primena tikrą kosmosą nei įprastinę Žemės atmosferą. Tokiame aukštyje atmosfera yra neįtikėtinai reta, dangus visiškai juodas, o horizonte matomas žemės išlinkimas ir ryškus mėlynas atmosferos sluoksnis. Temperatūra stratosferoje nukrenta maždaug iki -60°C laipsnių, o ultravioletinė saulės spinduliuotė labai didelė – sąlygos beveik tokios pat, kaip ir atvirame kosmose. Įdomu tai, jog lėktuvai paprastai pakyla į 10 km aukštį, tad tokiose aukštybėse nėra buvę net ir keleivinių lėktuvų pilotai.

Kuomet projekto sąlygos buvo išsiaiškintos, pradėtas konstravimo etapas. Pirmiausia, reikėjo gauti tinkamą meteorologinį balioną. Jį Ernestas internetu nusipirko iš „Totex“ firmos. „Totex“ TX1200 balionas – tai 1,2 kg sveriantis latekso gabalas, pritaikytas pakelti 1050 g sveriantį radiozondą ir susprogti 34,2 km aukštyje. Kylant į viršų, oro slėgis mažėja, todėl baliono viduje esančių dujų slėgis tą balioną maždaug 34 km aukštyje susprogdina – pasiekiama baliono pūtimosi riba. Paleidimo metu baliono skersmuo buvo maždaug 2 metrai, o sprogimo metu – net 9,1 metro skersmens.

Norint, jog balionas kiltų į viršų, jį reikia užpildyti už atmosferą lengvesnėmis dujomis. Tą autorius padarė naudodamas vandenilio dujas - du kartus lengvesnes ir maždaug tris kartus pigesnes už helį. Po baliono sprogimo, zondas ims kristi žemyn. Kad krisdamas nesudužtų, reikėjo prisegti parašiutą. Tam autorius panaudojo „Rocketman“ firmos parašiutą, pagamintą iš specialaus neplyštančio armuoto „Ripstop“ nailono. Parašiutas kiek neįprastas – tik su keturiom virvėm, tačiau tai sumažino jų susipainiojimo tikimybę.

Toliau prasidėjo pačio zondo ir jo korpuso gamyba. Korpusas – viena svarbiausių zondo dalių. Jis turėjo apsaugoti įrangą nuo ypač blogų aplinkos sąlygų: dėl atmosferos turbulencijos zondas turėjo būti nuolatos kratomas, veikiamas didelio šalčio ir labai mažo atmosferos slėgio. Negana to, nusileidimo metu turėjo išlaikyti stiprų smūgį į žemę. Be to, išliko tikimybė, kad zondas gali nusileisti į ežerą, todėl korpusas turėjo būti nepraleidžiantis vandens ir neskęstantis. Įvertinus šias sąlygas, korpusą Ernestas pagamino iš specialaus putplasčio, skirto pastatams šiltinti.

Dėžutės vidus buvo išklijuotas blizgančia lipnia juosta, kuri atspindi infraraudonuosius spindulius. Kad zondo dėžutė, pakilusi į beveik visišką vakuumą, nesprogtų, padaryta maža skylutė, užklijuota medžiagos skiautele. Tai apsaugojo dėžutės turinį nuo drėgmės, tačiau leido orui lengvai patekti į dėžutę ir iš jos.

Vėliau autorius sėdo prie elektroninės dalies projektavimo – jo paties sulituota ir suprogramuota mikroprocesorinė sistema turėjo valdyti pritvirtinta fotoaparatą – pakilus jį įjungti ir nustatytais žingsniais sukiojant į šalis reikiamu periodiškumu fotografuoti iš aukštybių matomas apylinkes. Viso turėjo būti padaryta 1260 nuotraukų.

Susitvarkius su elektronine valdymo įranga, teko sugalvoti zondo sekimo sistemą, kad po nusileidimo jį būtų galima surasti. Tam panaudotas „Micro-Trak MT 8000FA“ siųstuvas, siunčiantis radijo bangomis koordinates tiesiai į nešiojamąjį kompiuterį; signalų priėmimui ir dekodavimui – racija „Yaesu VX-170“. Dekoduotus padėties signalus suvedus į nešiojamą „Garmin Oregon 300“ navigaciją, autorius sužinodavo trumpiausią ir greičiausią kelią iki baliono buvimo vietos.

Na ir galiausiai prie šios sistemos reikėjo prijungti įprastą skaitmeninį fotoaparatą. Autorius dėl kelių priežasčių pasirinko seną ir nelabai bepaklūstantį vartotojui „Minolta“ fotoaparatą. Be jokių skrupulų jį išardė ir sėkmingai prijungė prie savo valdymo schemos. Be to, prie to pačio „palengvino“ fotoaparato schemą – dėl energijos taupymo sumetimų pašalino blykstę ir visą schemą, reikalingą jai valdyti, baterijų jungtis, ekraną ir realaus laiko laikrodį su baterija. Priekinio fotoaparato dangtelio išvis nedėjo, nes jis būtų trukdęs prijungti valdymo schemą, be to, tai irgi papildomas svoris. Po visų šių egzotiškų patobulinimų, išbandyta schema veikė puikiai – atėjo lauktoji starto diena.

Tiesa, šiame straipsnyje mes labai prabėgomis apžvelgėme visą sistemos kūrybinį procesą – išsamiai su daugybe nuotraukų ir techninių detalių, galima surasti ir pasiskaityti autoriaus sukurtame puslapyje www.glory.lt.

Didžioji diena ir netikėtas finišas

Reikia pripažinti, jog aprašyti padarytus darbus visada gaunasi žymiai greičiau, nei juos padaryti. Tad nors eksperimentas planuotas vasarai, viskas nusitęsė iki rudens. Labiausiai Ernestą neramino tinkamų oro sąlygų pritaikymas - juk visa įranga gali nusileisti Baltarusijoje, nes nuo autoriaus namų iki artimiausios jos sienos – vos 20 km. Tad balioną reikėjo leisti tokiu oru, kada ne tik mažai debesuota, bet ir vėjas pučia nuo Baltarusijos – iš rytų, pietryčių. Tačiau blogiausia, kad rudenį toks oras būna pakankamai retai. Galiausiai startui pasirinkta rugsėjo 20 d.

Po visų pasiruošiamųjų darbų, visas įrenginys 11:51 val. gana dideliu greičiu šovė į viršų ir išnyko danguje. Paleidus balioną, Ernestas kartu su „palaikymo komanda“ iš karto sėdo į mašiną ir iš lėto keliavo paskui balioną. Nors orų prognozės rodė, kad vėjo kryptis pietinė ir greitis daugiausiai turi siekti 2 m/s, tačiau tuoj po paleidimo tapo aišku, kad ten, viršuje, sąlygos visiškai kitokios.

Balionas, darydamas lanką, pradėjo skristi į pietryčius – link artimiausios Baltarusijos sienos. Kai zondas kabojo virš Pabradės, neliko abejonių, kad nusileis Baltarusijoje. Netrukus balionas pasiekė sieną ir, labai nuo jos nenutoldamas, keliavo pietų kryptimi. Galiausiai, kai Ernestas pasiekė Nemenčinę, signalas pastebimai pradėjo silpnėti, kol pagaliau 13:01 val. visai dingo - zondas nusileido. Deja, nusileido Baltarusijoje – apie 15 km nuo pasienio. Kartu su atminties kortele, kurioje buvo visos nuotraukos iš oro... Skrydis truko palyginus neilgai – 2 h ir 10 min. – buvo parinktas didelis kilimo greitis ir palyginus nedidelis parašiutas. Tačiau autorių labiausiai nustebino tai, kad balionas per tokį trumpą laiką įveikė net 65 km atstumą. Paskaičiavus išeina, kad vidutinis horizontalusis jo greitis danguje buvo net 8 m/s.

Entuziastams gana greitai pavyko rasti žmogų, turintį Baltarusijos vizą ir galintį pabandyti ten surasti dingusią įrangą. Jau tą pačią dieną Viktoras vaikščiojo tenykščiame miške, ieškodamas nusileidusio baliono. Tačiau surasti nepavyko – paskutinės koordinatės buvo atėjusios ne iš nusileidimo vietos, o gautos tada, kada balionas dar buvo kelių šimtų metrų aukštyje.

Nors iš pradžių dar ir pats Ernestas su bendraminčiais planavo pasidaryti vizas ir nuvažiavę bandyti ieškoti, tačiau nusprendė, kad geriau nereikia. Baltarusija – ne ypač draugiškai nusiteikus valstybė, ir keli lietuviai, pasienio ruožo miške su GPS navigacijomis, žemėlapiais ir racijomis ieškantys kažkokio neva iš dangaus nusileidusio baliono su fotoaparatu, tikrai sukeltų nemažą įtarimą. Tada jau gali nutikti taip, kad kurį laiką apskritai nebus įmanoma daryti jokių eksperimentų.

Tačiau autorius vis dar turi viltį atgauti savąją įrangą su visomis nuotraukomis iš oro. Ant zondo šono buvo užklijuotas lapukas, kuriame parašyti Ernesto kontaktiniai duomenys. Tad jeigu turite Baltarusijos pasienyje pažįstamų ar patys planuojate šiose apylinkėse "pagrybauti", prie to pačio paieškokite ar paklausinėkite, gal kas bus radęs labai jau neaiškios kilmės iš dangaus nusileidusį zondą su keistu lietuvišku tekstu ir gražiu pavadinimu „GLORY I“ – taip prisidėsite prie laimingos unikalaus ir įdomaus projekto pabaigos.