Je to už pár rokov, čo sme sa na škole hrali so stratosférickými balónmi. Nedávno som si ale povedal, že by bolo fajn tieto zážitky spísať, kým sa na ne úplne nezabudne. Nie je to žiadna hard-core veda, ktorú treba zachraňovať pre budúce generácie, ale zakaždým, keď sme sa k tejto téme dostali pri káve v kancli, ľudí to úprimne zaujalo.
Stratosférické balóny sú navyše skvelé aj pre decká. Nie je to síce fúzny reaktor, ale na motivovanie adolescentov k vede to úplne stačí. Pri troche šikovnosti vypustenie balóna zvládne každý učiteľ.
Počas piatich rokov sme poslali do stratosféry päť balónov. Všetko sa to začalo v roku 2016, keď som dokončoval softvérové inžinierstvo na FIITke. To boli ešte časy pred rozpadom fakulty, keď sa po budove pohybovali rôzni ľudia, ktorých hlavnou kvalifikáciou nebola len nekonfliktnosť s vedením (tým nijako nenaznačujem, že dnes je to inak).
Jedným z nich bol aj Peťo Pištek – generátor alternatívnych projektov (o čo boli zaujímavejšie, o to menej sa dali použiť k dizertačke). Okrem svojho hlavného zamerania chcel vypustiť stratosférický balón a postaviť smart pivovar. Balóny som si síce obľúbil, ale po jeho „odchode“ z fakulty sa smart pivovar stal mojou nočnou morou a slušnou životnou lekciou.
Ale dnes sme tu hlavne kvôli balónom. Tie dopadli o niečo menej traumatizujúco.
Financovanie
Keďže lietanie balónom k okraju vesmíru znie dostatočne sexy, Peťo celý nápad spísal, pridal pár buzzwordov a podal žiadosť o malý grant z Nadácie Tatra banky (program e-talent). Grant bol podľa očakávania schválený a mohli sme začať s prípravami.
K veci sa dalo pristúpiť rôzne, ale na takúto akciu už treba mať aspoň základné know-how. Prvý let sme preto zvolili „na istotu“. Časť rozpočtu sme dali organizácii SOSA, ktorá nám vyrobila izolovanú nádobu. Do nej sme si uložili vlastné zariadenia, oni ju vyniesli do stratosféry a späť ju stiahli pomocou vlastného trackeru. Jednoduché!
Aby sme sa neunudili, tak doplnkový kabaret poskytla najznámejšia slovenská čivava, Martin Daňo. V tom čase striehol na Sosu, kvôli ním vytvorenej kauze finančnej podpory prvého slovenského cube-satu (Cube-sat je malý satelit v tvare kocky s hranou o štandardizovanom rozmere 10 cm). V porovnaní s veľkými satelitmi sú cube-saty cenovo neporovnateľne dostupnejšie. Nemusí ísť ale nutne iba o hračku, v dnešnej dobe miniaturizácie je možné aj do takého malého objemu dostať zaujímavý prístroj a urobiť aj niečo zo základného výskumu. Každopádne dovtedy sa nič podobné priamo na Slovensku neriešilo a tak sa Sosa tešila pomerne veľkému zájmu médií (veľa šikovných vedcov zo SAV pracovalo na iných veľkých satelitoch a misiách, ale iba v zahraničí).
Prvý slovenský cube-sat dostal peniaze z vládnej rezervy, čo je vlastne vreckové premiéra, ktorý ho míňa podľa vlastného uváženia. To Daňa vyštekávalo do nepríčetna a na videách úplne bez kontextu zosmiešňoval „prvý slovenský kareláb„. Nás, hrdinských študentov naopak glorifikoval a uznával naše pionierske objavy vo vesmíre (hoci každému muselo byť jasné, že komplexnosťou sme družici nesiahali ani po členky).
To by ale Daňo musel mať trojciferné IQ, aby niečo také navnímal. Po pár rokoch som stretol osobne aj agresívnejšiu verziu Daňa, milovníka bojlerov a betonárskej oceľe, Vaskyho (tomu som neúspešne vysvetloval prečo nemá hádzať vajgle na zem). Nuž, na obe postavičky sa viacmenej zabudlo, spomínam ich tu len ako taký malý bizár. Nám SOSA celkovo pomohla, veľa sme toho odpozorovali a ďalši balóny sme si trackovali samy.
Letíme
Poďme naspäť k balónu. Peťo mal svojich dvoch chalanov s bakalárkami, ktorí urobili nejaké svoje merátka. Jedno na android telefóne, kde bežala appka, ktorá postovala statusy z letu na FB a zaznamenávala čo sa dalo. Druhá bakalárka bola (asi) nejaké arduino so senzormi. Ja som vtedy dokončoval diplomovku o systéme na zber údajov, tak mi napadlo, či by sa to tiež nedali zavesiť nejaké tématické senzory a hodiť na palubu. Tým som získal morálne povolenie na použitie fotiek, nameraných grafov a historiek z expedície, čím som zabavil komisiu na obhajobách, ktorá tak nemala priestor na vŕtanie sa v citlivých témach :).
Povolenie na let udeluje dopravnú úrád a nás poslal do Spišskej Novej Vsi (bolo to 2 roky po zostrelení letu MH17 a lietadlá, ktoré by inak leteli cez Ukrajinu, sa presunuli nad západné Slovensko). Tam sme sa deň pred veľkou udalosťou presunuli a ubytovali rovno na letisku. Ráno chalani zo SOSA nafúkli héliom balón, odskúšali tracker, my sme si naložili do boxu svoje zariadenia a mohli sme vyraziť.
Pred štartom sa vždy kontroluje predikcia letu na rôzne ťahy balóna. Čím viac hélia použijete, tým ma balón väčší ťah a tým aj skôr praskne. Čím rýchlejšie je stúpanie a čím nižšie balón praskne, tým doletí kratšiu vzdialenosť. Takže do modelu zadávate rôzne ťahy a snažíte sa predpokladané miesto dopadu dostať niekam mimo horský terén, jazerá. Ideál je rovinatá lúka s langošovým stánkom, kam sa viete dostať autom. Pri troche snahy, štastia a pedantnosti sa viete trafiť do okruhu s priemerom jednotiek kilometrov.
Počasie bolo v to ráno také všeliaké, možno viac ufučané, než sme si želali a to vyžadovalo balón prifúknuť. Tu ale prichádza do hry veľkosť tlakových flaší. Miniete prvú a skontrolujete ťah. Vtedy môže vzniknúť dilema, že by bolo dobré dopustiť ešte aj z druhej. Ale takú načatú fľašu už nevrátite a to je škoda. Takže sa to risklo a my sme si spravili neplánovaný výlet do Maďarska.
Balón sme vypustili niečo po ôsmej ráno. V tom momente prišiel zaujímavý pocit. Pri programovaní ste zvyknutí veci priebežne nasadzovať, testovať a ladiť. Tu to tak nejde. Podmienky hore nad zemou poriadne nenasimulujete a celý systém nikdy neodladíte „na sto percent“.
Otvorením ruky a pustením balóna nad ním definitívne strácate kontrolu. Už len pozeráte. Sledujete displej notebooku a čakáte, či dorazia prvé pakety telemetrie a či všetko vyzerá aspoň približne tak, ako má. Keď dáta konečne prišli, nasledovalo vydýchnutie a slávnostné ranné pivko. V cene raňajok bol akýkoľvek nápoj a kto to kedy videl, oslavovať kávou. Na palube bola aj GoPro – z nej je fotka vyššie a video nižšie.
Dohľadávanie balóna
Po štarte už býva misia výrazne pokojnejšia. Presúvate sa autom na predpokladané miesto dopadu a sledujete priebeh letu. Podľa počasia trvá zvyčajne do troch hodín. Limity sú dané najmä povoleniami od dopravného úradu a západom slnka. Keď totiž prestanú lúče ohrievať balón, jeho teplota prudko klesne, objem sa zmenší, balón nepraskne a namiesto kontrolovaného pádu dokáže doletieť veľmi, veľmi ďaleko.
Jedným očkom sledujete, či balón stúpa ako má, kam sa presúva a aká je napríklad teplota v priestore s batériami. Prípadná netesnosť obalu sa prejaví poklesom teploty, čo zníži maximálny vybíjací prúd. Keď ho nie je dosť, prestane fungovať elektronika, stratíte telemetriu a ostane vám len pozeranie na oblohu a čakanie, či sa po dopade náklad rozmrazí a vysielanie sa obnoví.
Z výšky desiatok kilometrov je vysielací výkon (300 mW) viac než dostatočný, no na úrovni zeme ho dokáže zatieniť aj väčšia hlávka kapusty – nehovoriac o budovách, kopcoch či zakrivení Zeme. Keď sa dostanete na stovky metrov, prijmete dekódovateľný rámec telemetrie a je v podstate vyhrané. Zo vzduchu je to, paradoxne, výrazne jednoduchšie – polohu viete prijímať na stovky kilometrov. A teda cieľ je nestratiť kontakt počas letu (chybou v kóde, chybou v izolácii, mechanickým poškodením antény…), aby ste boli pri pristávaní čo najbližšie a zachytili aj rámce tesne nad zemou.
V našom prípade balón praskol vo výške 27 755 metrov a neohrozene sa rútil smerom k Miškolcu. V takej výške je padák v riedkej atmosfére viac-menej na okrasu. Podľa kondenzačných stôp to vyzeralo, že sa lietadlá oblasti vyhýbajú, no dodnes si nie som istý, či išlo o náhodu, alebo nás naozaj videli na radaroch. Gondola bola obalená vodivou fóliou, ktorá by teoreticky mohla radarové vlny odrážať, otázne sú však filtre a nastavenia radarov.
O pár rokov neskôr mi po jednom z ďalších letov volali z riadenia letovej prevádzky, že pilot cez vysielačku nahlásil neznámy stratosférický balón a pýtali sa, či to náhodou nie sme my. Usudzujem, že vtedy balón na radaroch nevideli – a zároveň, že nie všetci si robia ťažkú hlavu z povoľovacieho procesu. V niektorých krajinách sú radarové odrazky povinné, no historicky zatiaľ nebola zaznamenaná žiadna nehoda spôsobená zrážkou so stratosférickým balónom. Takže asi no stress.
Pri tomto prvom lete sa nám dokonca podarilo balón vidieť pred dopadom – respektíve jeho červený padák. Zachytili sme poslednú súradnicu tesne nad zemou a všetko vyzeralo až podozrivo dobre. Posledný kilometer sme šli pešo a ako to už býva, posledných sto metrov nás čakal hustý, vysoký hrachový porast.
Okolo nás medzitým začal krúžiť nervózny farmár. Nakoniec sa ukázalo, že bol len v strese, pretože si myslel, že sme z poisťovne. Netuším, čo sa na tom poli dialo predtým, ale po vysvetlení sa situácia upokojila a polovicu chalanov dokonca vysmiaty farmár odviezol na traktore späť k autu.
Balón sme tak po slabých dvoch hodinách našli. Rany od vegetácie sa zahojil, reziduá pesticídov vstrebali do pokožky. A nám ostali CSV súbory s dátami, fotky a hlavne dobré spomienky na výpravu (tie už ale blednú, tak som to ešte narýchlo pospisoval).
Ďalšie balóny som už vypúšťal ja, so svojimi študentmi na doktorandskom štúdiu. O tom ale už len telegraficky niekedy nabudúce. Rovnako sa neskôr skúsim povenovať konštrukcii balóna, formám komunikácie a trackerom. Ak má niekto zaujímavý nápad, čo poslať hore, pokojne napíšte. Stratosférické balóny sú ideálny nástroj na popularizáciu vedy medzi mladými a rád k tomu prispejem – ideálne poslať hore niečo aspoň trochu zmysluplné, nie len lego figúrky a nafukovacie anče. (No dobre, uznávam, Missy za tú fľašu hélia určite stála.).
Missy v stratosfére https://www.wired.co.uk/article/missy-in-space