Zdjęcie balonu zrobione z 25 km. Źródło zdjęcia: Paul Verhage. Kliknij, aby powiększyć.
Paul Verhage ma kilka zdjęć, które możesz przysiąc, że zostały zrobione z kosmosu. Ale Verhage nie jest astronautą, ani nie pracuje dla NASA ani żadnej firmy, która ma satelity krążące wokół Ziemi. Jest nauczycielem w okręgu szkolnym Boise w stanie Idaho. Jego hobby jest jednak nie z tego świata.
Verhage jest jedną z około 200 osób w Stanach Zjednoczonych, które wystrzeliwują i odzyskują tak zwany „satelita biedaka”. Amateur Radio High Altitude Ballooning (ARHAB) pozwala jednostkom wystrzelić działające satelity w „bliską przestrzeń kosmiczną” za ułamek kosztów tradycyjnych rakiet nośnych.
Zwykle koszt wystrzelenia czegokolwiek w kosmos na zwykłych rakietach jest dość wysoki i sięga tysięcy dolarów za funt. Ponadto okres oczekiwania na załadowanie manifestu, a następnie uruchomienie go może wynosić kilka lat.
Verhage mówi, że całkowity koszt budowy, wystrzelenia i odzyskania tych statków kosmicznych wynosi mniej niż 1000 USD. „Naszymi pojazdami nośnymi i paliwem są balony lateksowe i hel” - powiedział.
Ponadto, gdy osoba lub mała grupa zacznie projektować statek bliski statku kosmicznego, może on być gotowy do wystrzelenia w ciągu sześciu do dwunastu miesięcy.
Verhage wprowadził na rynek około 50 balonów od 1996 roku. Ładunki na jego pobliżu statku kosmicznego obejmują mini stacje meteorologiczne, liczniki Geigera i kamery.
Leży w pobliżu kosmosu zaczyna się od 60 000 do 75 000 stóp (~ 18 do 23 km) i kontynuuje do 62,5 mil (100 km), gdzie zaczyna się przestrzeń.
„Na tych wysokościach ciśnienie powietrza wynosi tylko 1% ciśnienia na poziomie gruntu, a temperatura powietrza wynosi około -60 stopni F” - powiedział. „Warunki te są bliższe powierzchni Marsa niż powierzchni Ziemi”.
Verhage powiedział również, że z powodu niskiego ciśnienia powietrza powietrze jest zbyt cienkie, aby załamać lub rozproszyć światło słoneczne. Dlatego niebo jest czarne, a nie niebieskie. To, co widać na tych wysokościach, jest bardzo zbliżone do tego, co astronauci promu kosmicznego widzą z orbity.
Verhage powiedział, że jego najwyższy lot osiągnął wysokość 114 600 stóp (35 km), a jego najniższy zszedł zaledwie 8 stóp (2,4 metra) nad ziemią.
Główne części bliskiego statku kosmicznego to komputery pokładowe, płatowiec i system odzyskiwania. Wszystkie te elementy nadają się do wielokrotnego użytku. „Pomyśl o zbudowaniu tego bliskiego statku kosmicznego jako o zbudowaniu własnego promu kosmicznego wielokrotnego użytku” - powiedział Verhage.
Awionika przeprowadza eksperymenty, zbiera dane i określa status statku kosmicznego, a Verhage tworzy własne komputery lotów. Płatowiec jest zwykle najtańszą częścią statku kosmicznego i może być wykonany z materiałów takich jak styropian i nylon Ripstop, zestawionych z gorącym klejem.
System odzyskiwania składa się z GPS, odbiornika radiowego, takiego jak radio z szynką, oraz laptopa z oprogramowaniem GPS. Dodatkowo, i prawdopodobnie najważniejsza jest Chase Crew. „To jest jak rajd drogowy”, mówi Verhage, „ale nikt z ekipy Chase Crew nie wie na pewno, gdzie się skończy!”
Proces wystrzeliwania statku kosmicznego bliskiego polega na przygotowaniu kapsułki, napełnieniu balonu helem i uwolnieniu go. Szybkości wynurzania balonów różnią się dla każdego lotu, ale zwykle wynoszą od 1000 do 1200 stóp na minutę, a loty do osiągnięcia apogeum trwają 2-3 godziny. Wypełniony balon ma około 7 stóp wysokości i 6 stóp szerokości. Powiększają się wraz ze wzrostem balonu i na maksymalnej wysokości mogą mieć ponad 20 stóp szerokości.
Lot kończy się, gdy balon pęka ze zmniejszonego ciśnienia atmosferycznego. Aby zapewnić dobre lądowanie, przed startem spadochron jest wstępnie rozmieszczony. W pobliżu statku kosmicznego spadnie swobodnie, z prędkością ponad 6000 stóp na minutę, aż do wysokości około 50 000 stóp na wysokości, gdzie powietrze jest wystarczająco gęste, aby spowolnić kapsułę.
Odbiornik GPS, którego używa Verhage, sygnalizuje swoją pozycję co 60 sekund, więc po wylądowaniu statku kosmicznego Verhage i jego zespół zwykle wiedzą, gdzie jest statek kosmiczny, ale odzyskanie go jest głównie kwestią możliwości dotarcia do miejsca, w którym leży. Verhage stracił tylko jedną kapsułkę. Baterie wyczerpały się podczas lotu, więc GPS nie działał. Kolejna kapsuła została odzyskana 815 dni po wystrzeleniu, znaleziona przez Gwardię Narodową Lotnictwa w pobliżu zasięgu bombardowania.
Niektóre balony są odzyskiwane tylko 10 mil od miejsca startu, podczas gdy inne przebyły ponad 150 mil.
„Niektóre odzyskiwanie jest łatwe”, powiedział Verhage. „Podczas jednego lotu jeden z moich członków załogi, Dan Miller, złapał balon, gdy wylądował. Ale niektóre odzyskania w Idaho są trudne. W niektórych przypadkach spędziliśmy godziny wspinając się na góry. ”
Inne eksperymenty, które przeprowadził Verhage, obejmują fotometr światła widzialnego, fotometry średniego pasma, radiometr podczerwieni, zrzut szybowca, przetrwanie owadów i ekspozycję na bakterie.
Jeden z najciekawszych eksperymentów Verhage'a polegał na użyciu licznika Geigera do pomiaru promieniowania kosmicznego. Na ziemi licznik Geigera wykrywa około 4 promienie kosmiczne na minutę. Przy 62 000 zliczanie dochodzi do 800 zliczeń na minutę, ale Verhage odkrył, że powyżej tej wysokości liczba spada. „Dowiedziałem się o pierwotnych promieniach kosmicznych z tego odkrycia” - powiedział.
Latanie eksperymentami to wspaniałe doświadczenie, powiedział Verhage, ale uruchomienie aparatu i zrobienie zdjęć z Kosmosu zapewnia niezastąpiony czynnik „wow”. „Obraz Ziemi pokazujący jej krzywiznę jest niesamowity” - powiedział Verhage.
„W przypadku kamer - kontynuował - im głupsi, tym lepiej. Zbyt wiele nowszych aparatów ma funkcję oszczędzania energii, więc wyłączają się, gdy nie są używane przez tak wiele minut. Gdy wyłączą się na wysokości 50 000 stóp, nic nie mogę zrobić, aby je ponownie włączyć ”.
Podczas gdy aparaty cyfrowe są łatwe do połączenia z komputerem pokładowym, Verhage powiedział, że wymagają one również pewnego pomysłowego okablowania, aby uniemożliwić wyłączenie aparatu. Powiedział, że jak dotąd jego najlepsze zdjęcia pochodzą z kamer filmowych.
Verhage pisze e-booka, w którym szczegółowo opisano, jak zbudować, uruchomić i odzyskać bliskie statki kosmiczne, a pierwsze 8 rozdziałów jest dostępnych bezpłatnie online. Po zakończeniu e-book będzie miał 15 rozdziałów, o łącznej długości około 800 stron.
Parallax, firma produkująca mikrokontroler, sponsoruje publikację e-booka.
Verhage uczy elektroniki w profesjonalnym centrum technicznym Dehryl A. Dennis w Boise. Pisze dwumiesięczną kolumnę o swoich przygodach z magazynem ARHAB for Nuts and Volts, a także podziela swój entuzjazm do eksploracji kosmosu za pośrednictwem programu NASA / JPL Solar System Ambassador.
Verhage powiedział, że jego hobby obejmuje wszystko, co go interesuje: GPS, mikrokontrolery i eksplorację kosmosu, i zachęca każdego do przeżycia emocji związanych z wysyłaniem statku kosmicznego do Near Space.
Autorstwa Nancy Atkinson
