“Dit droppakket is iets waar we zo’n vijf jaar aan hebben gewerkt, maar we hebben het nu pas in zijn definitieve configuratie kunnen testen. Het is zover dat NASA deze pakketten ook voor andere wetenschappelijke missies wil gaan produceren, dus dit was echt onze laatste check om aan te tonen dat dit systeem werkt. zei dokter Sirks.

Hoewel satellietcommunicatie met hoge bandbreedte normaal gesproken de beste keuze is voor het overbrengen van gegevens voor een dergelijke missie, doen zich soms hindernissen voor of duren de transmissies te lang. “Op dit second is de meest efficiënte manier voor ons om gegevens te downloaden, deze naar een SD-schijf te kopiëren en deze vervolgens op de aarde neer te zetten, wat nogal gek is, maar het werkt goed”, legt Dr. Sirks uit. Het doet denken aan een beroemd citaat uit de begintijd van de pc. “Onderschat nooit de bandbreedte van een stationwagon vol cassettebandjes die over de snelweg raast”, van Andrew Tanenbaum in 1981.

Elk DRS-systeem bevatte een parachute en 5 terabyte aan solid-state gegevensopslag. Er werd ook een ontvanger voor het wereldwijde navigatiesatellietsysteem (GNSS) meegeleverd voor positioneringsgegevens; we noemen dit in de volksmond GPS-ontvangers. Om de DRS-systemen in staat te stellen hun locatie tijdens de afdaling en na de touchdown te rapporteren, hadden ze een korte-burst datatransceiver bij zich die communiceerde met het Iridium-satellietnetwerk voor betrouwbare uplink vrijwel overal op aarde.

Als we dieper ingaan op de {hardware}, had elke DRS-module een Raspberry Pi 3B als het brein van de operatie. Een 24V DC-voeding uit de belangrijkste lading van de ballon dreef de DRS-modules tijdens de vlucht, terwijl twee kant-en-klare Energizer lithium 9-volts de apparaten aanstuurden tijdens de afdaling. Dit klinkt misschien als een interessante batterijkeuze voor een missie in de buurt van de ruimte. Bij een ontladingssnelheid van 500 mAh, typisch voor een Raspberry Pi bij matige belasting, gaat een Energizer lithium 9V immers op zijn finest misschien 90 minuten mee. het gegevensblad van het bedrijf. Het is duidelijk dat je dat voor een paar moet verdubbelen. Het ontwerp is echter slimmer dan dat, omdat de DRS tijdens de afdaling een microcontroller met laag vermogen gebruikt om de present te laten draaien, in plaats van de Raspberry Pi. Dit zorgt voor een veel langere levensduur van de batterij. Deze batterijen zijn ook een goedkope oplossing die vrijwel overal ter wereld in de handel verkrijgbaar is, en onder de meeste omstandigheden kan males ervan uitgaan dat de DRS na een val op zijn plek blijft. Bovendien moeten ruimte- en nabije ruimtemissies rekening houden met het risico van vervuiling van het milieu en dergelijke; een bekende hoeveelheid zoals een Energizer-batterij heeft in dat geval de voorkeur.

Vier SD-kaartlezers zijn op de Pi aangesloten, twee op verlengsnoeren, die zijn belast met het opslaan van experimentgegevens. De verlengsnoeren waren een oplossing voor storingen bij eerdere exams waarbij overmatige verwarming van de USB-poorten plaatsvond tijdens zware schrijfbewerkingen naar de SD-kaarten. Om de DRS vrij te geven wordt gebruik gemaakt van een tangmechanisme dat wordt aangedreven door een eenvoudige servo. De tang houdt een nylon lus huge aan de belangrijkste lading van de ballon, en wanneer de servo wordt geactiveerd, komt deze los en valt weg. Een ander servo-tangmechanisme laat de parachute los. Er wordt een Ethernet-verbinding gebruikt om de DRS aan de belangrijkste lading van de ballon te bevestigen. Hij is aangesloten met connectoren zonder trekkracht op de hoofdlading, zodat de kabel loskomt wanneer de DRS valt. De hele package is ingesloten in een 3D-geprinte behuizing met een schuimomhulsel voor bescherming tegen stoten en weersbestendigheid.

De DRS daalt op een ongecontroleerde manier, maar door de positie en het tijdstip van loslaten te kiezen, is het mogelijk om grofweg te voorspellen waar het apparaat zou kunnen landen. In het doc van Sirks wordt opgemerkt dat onbewoonde gebieden in de buurt van wegen ideaal zijn voor de veiligheid en gemakkelijk herstel.

De ballon had feitelijk vier DRS-systemen aan boord, maar tijdens de SuperBIT-missie werden er slechts twee gedropt. De andere twee bleven achter met de lading. Dit betekende dat het herstellen van de payload of de twee DRS-modules het mogelijk zou maken om onafhankelijke redundante gegevenssets te herstellen. Er waren enkele kleine problemen met de apparaten die aanvankelijk hun locatie niet rapporteerden, vermoedelijk te wijten aan het feit dat de DRS-batterijen te koud waren omdat ze zich in de stratosfeer bevonden en dus een lagere spanning leverden. Beide apparaten rapporteerden uiteindelijk echter locaties na de touchdown en werden met succes geborgen.

Het volledige papier is zeker de moeite waard om te lezen als je graag je eigen robuuste apparaten voor soortgelijke taken wilt ontwerpen. Het is altijd indrukwekkend om meer te weten te komen over de gedetailleerde techniek die bij elk NASA- of NASA-aangrenzend venture hoort, en je kunt vaak een paar ideas of trucs opdoen voor je eigen projecten. Dus of u nu aan het ballonvaren bent of zelfs uw eigen spionagesatellieten bouwt (echt waar?), let op de geweldige reduce van dit succesvolle gegevensherstelproject!