Серия «Самодельный стратостат»
0 просмотренных постов скрыто
Как мы запускали метеозонд в стратосферу
Итак, мы снова тут. Vostok-13 — тринадцатый запуск, и, как ни странно, удачный.
Для тех кто только подключился — мы занимаемся любительскими запусками метеозондов в стратосферу из Ленинградской области. Все предыдущие запуски описаны в серии постов, ссылки в профиле. Делаем мы это давно, легально и с удовольствием.
В этот раз мы решили попробовать кое-что новое — вместо привычных спутниковых трекеров (ну, помимо них) мы засунули в зонд Meshtastic-ноду. Для тех кто не в курсе — Meshtastic это открытый протокол для mesh-радиосетей на базе LoRa. Штука работает на 868 МГц, дальнобойная, энергоэффективная и — самое главное — вокруг Питера уже развернута приличная сеть из таких нод. Идея была простая: а что если зонд на высоте 25 км будет слышен по всей сети? Спойлер: будет.
Телеметрический модуль мы разработали сами — наш специалист спроектировал и собрал плату с датчиками температуры, давления, влажности и LoRa-передатчиком на борту. Никаких готовых решений с AliExpress — все с нуля под наши задачи.
Помимо железа, под этот проект мы написали полноценный программный комплекс для сбора и визуализации телеметрии в реальном времени. Если коротко — цепочка такая: все Meshtastic-гейтвеи скидывают принятые пакеты в MQTT-брокер. Наш сервис (на .NET 8, крутится в Azure Container Apps) подключается к этому брокеру, расшифровывает и декодирует протобуф-пакеты Meshtastic, фильтрует нужные ноды и пробрасывает все это в Event Hub. Дальше Azure Function подхватывает сообщения, пишет их в Data Lake в формате Parquet (для последующего анализа) и одновременно через SignalR рассылает обновления на веб-карту. Карта — простенький SPA на ванильном JS с MapLibre, показывает позиции нод и телеметрию в реальном времени.
Подготовка
Запуск назначили на 18 апреля 2026 года. Точка старта — Ленинградская область, недалеко от Гостилиц. Но мне больше нравится другой топоним (да он и ближе сильно) — село Большое Горлово.
Перед запуском, как обычно, построили прогноз траектории на sondehub. Сервис берет актуальные данные ветров на всех высотах и моделирует полет шара — от старта до посадки. По прогнозу зонд должен был приземлиться примерно в районе Луги.
Сразу скажу, что при правильных вводных, прогноз является очень точным. У нас разница между прогнозируемой точкой посадки и фактической составила всего 9км.
План действий был такой: мы заранее знали, что GPS мы потеряем почти сразу после старта (спуфинг, привет). Поэтому сразу после запуска команда поиска выдвигалась в расчетную точку посадки и ждала там. Идея — поймать сигнал зонда напрямую на свою наземную Meshtastic-ноду, когда он спустится достаточно низко. Таким образом мы не зависели от mesh-сети — достаточно было оказаться в радиусе прямой видимости.
В полезную нагрузку вошли:
Спутниковый трекер Азимут
Камера 360° (Insta360 x4)
Метеодатчики (температура, давление, влажность)
И наш эксперимент — Meshtastic-нода с телеметрией
Нода была настроена передавать телеметрию каждые ~5 минут: барометрическую высоту, температуру, давление, влажность, напряжение батареи и вертикальную скорость. Все это улетало в mesh-сеть и принималось десятками гейтвеев по всему северо-западу.
Запуск
Утро, 07:08 UTC. Шар отпущен.
Полет
Зонд набирал высоту примерно 5 м/с. Meshtastic-нода исправно слала телеметрию, и тут началось самое интересное — мы могли в реальном времени наблюдать, как меняется количество гейтвеев, которые слышат наш зонд.
На старте его слышали ~22 гейтвея. По мере набора высоты это число росло. На пике — до 56 гейтвеев одновременно принимали один пакет! Это значит, что одна маленькая LoRa-нода с антенной-пруточком на высоте 25 километров покрывала территорию в 2,5 раза больше площади Франции!
Всего за полет зонд был услышан 92 уникальными гейтвеями, из которых 71 имели известные координаты. Максимальная дальность приема — около 641 км. География покрытия — от Сортавалы до Москвы.
GPS и спуфинг
Вариант спуфинга №1 - нулевые координаты
Те кто читал предыдущие посты знают — GPS в нашем регионе на высотах выше ~1000м активно спуфится. Vostok-13 не стал исключением. Из всего полета мы получили лишь 6 валидных GPS-точек: 4 на старте (пока зонд был ниже зоны спуфинга) и 2 уже на посадке. Все остальное время GPS врал.
Но! В этот раз у нас был козырь — телеметрия через Meshtastic. Мы не знали координаты зонда, зато знали координаты гейтвеев, которые его слышат. По RSSI (уровню сигнала) можно было примерно оценить, где он находится. Не GPS, но хоть что-то.
На вершине
Максимальная высота по бортовому логу — 26 017 метров. Через Meshtastic прилетело значение 24 900 — апогей пришелся между передачами телеметрии (интервал ~5 минут), поэтому в эфир попало не пиковое значение.
В этот раз нас подвела арендованная камера. Линзы оказались поврежденными и это сильно портит картинку.
Что показали датчики на этой высоте:
🌡️ Температура воздуха: −49.2°C
🌬️ Давление: 21.9 гПа (в ~46 раз меньше, чем на земле)
💧 Влажность внутри бокса: 14% (что было снаружи — можно только гадать)
🔋 Батарея: стабильно ~5.5V — она в термобоксе, внутри температура ниже −6°C не опускалась
Спуск
Шар лопнул на высоте ~26 км и зонд начал падать. Максимальная скорость снижения — 25 м/с (90 км/ч). Парашют, разумеется, был, но в разреженной атмосфере он не сразу эффективен.
По мере спуска количество слышащих гейтвеев постепенно сокращалось. На последних пакетах зонд слышал только один гейтвей — ближайший к точке посадки.
Посадка и поиск
Приземлился зонд недалеко от Толмачево. Дистанция от старта до посадки — примерно 95км. GPS ожил только на малой высоте и прислал координаты.
Итоги и цифры
Макс. высота (бортовой лог): 26 017 м
Макс. высота (Meshtastic): 24 900 м
Мин. температура: −49.2°C
Мин. давление: 21.9 гПа
Макс. скорость снижения: 25 м/с
Длительность полета: ~2 ч 15 мин
Гейтвеев всего: 92
Макс. гейтвеев на 1 пакет: 56
Выводы по Meshtastic
Эксперимент считаю удавшимся. Meshtastic на LoRa 868 МГц отлично работает как канал телеметрии для стратосферного зонда. Главные плюсы:
Бесплатно (в отличие от спутниковых трекеров)
Реальная дальность передачи из стратосферы — около 700 километров
Телеметрия в реальном времени (давление, температура, и пр.)
Не зависит от GPS
Минусы:
Нет координат (нужен GPS, а он спуфится)
Зависит от наличия mesh-сети в регионе
В следующий раз попробуем комбинировать: Meshtastic для телеметрии + направленные антенны на земле для пеленгации. Ну и конечно всегда есть спутниковые трекеры для гарантированного поиска.
Видео
Это был Vostok-13. На этом все. Fly safe, cmdr!
Показать полностью
19
1
Vostok-11. Магнитные бури и мы на федеральном канале!
Итак, мы снова в строю и открываем новый сезон стратопусков!
В этом выпуске: магнитные бури, вспышки на Солнце, НТВ и команда "Восток". Метеозависимым приготовиться!
Для тех кто только подключился, напомню: мы занимаемся любительскими и коммерческими запусками метеозондов в стратосферу. Делаем мы это давно и легально. Все наши истории, начиная с подробного описания сборки, конструкции и прочих проблем описаны в постах в моем профиле.
Обычно зима - мертвое время для нас. Леса Ленинградской области не особо гостеприимны, чтобы лазать по ним в поисках упавшего метеозонда. Мало того, что холодно, так еще и болота. В этот раз ребята тоже провалились в ледяную воду, но об этом позже.
Где-то в ноябре мне написал наш конструктор с сообщением о том, что на него вышел телеканал НТВ, а конкретно - ребята с передачи "Чудо техники". Они готовили выпуск о метеозависимости и влиянии на нее магнитных бурь и других возмущений магнитного поля Земли. Для материалов этого выпуска им необходимо было запустить в стратосферу магнитометр 2 раза: первый когда нет магнитной бури и второй когда она есть. Вот выполнить второй запуск и выпала роль нам :)
Магнитные бури случаются не каждый день, так что надо было ждать "погоды". Сейчас уже не вспомню, но изначально запуск был запланирован где-то в 24-м году. Его пришлось перенести по каким-то там бюрократическим причинам, не важно. История оживилась уже в феврале 25-го года. Космическая погода также обещала быть подходящей.
Конструктор рассказывает почему он взял лодку в зимний лес
Подготовить такой запуск дело не быстрое и мы обычно начинам недели за 2. А тут пришлось все собрать чуть ли не за 2 дня, т. к. от НТВ долго не могли решить - приедут они или нет. В итоге командировали к нам ведущего и инициатора этого мероприятия, а оператора достали тут - в Питере. Опущу всю эту возню с экстренными приготовлениями (точку запуска найди, газ найди, прицеп найди, полетный план создай/подай/согласуй и т. д.). Скажу лишь что все были в мыле и конструктор выглядел как-то так:
Ладно. Запуск то где, когда, куда? Запуск был осуществлен 1-го февраля 2025 года. В этот раз запускались недалеко от Соснового Бора (да-да, нам разрешили). А посадка по плану должна была быть где-то в болоте (ну еще бы) недалеко от Новой Ладоги. Дистанция между точками взлета и посадки - 200км
Красный - запланированная траектория. Желтый - дистанция между взлетом и посадкой
Что еще хотелось бы отметить по части запуска - сигналы GPS в нашем регионе глушатся или спуфятся (подменяются на фальшивые) на высотах 1+ км. Это создает некоторые сложности. Самое очевидное - невозможность следить за зондом в реальном времени. Пока он находится в зоне >1км вы не получите от него реальных координат. Обычно мы закидываем в полезную нагрузку только спутниковые трекеры (с обратным спутниковым каналом для передачи координат). Но в этот раз решили еще использовать радиозонд RS41-SGP, хорошо известный в кругах метеорологов и запускателей. Его планировалось использовать как вспомогательный источник информации о местоположении зонда.
Их есть у нас... несколько
Но проблема с GPS у него, разумеется, та же. Мы просто хотели как можно дольше следить за зондом в реальном времени - помимо координат он так же передает атмосферное давление, а это хороший маркер высоты.
Команда решает, какой радиозонд пожертвовать
У нас даже появился новый член команды, который отвечал за радиосвязь с зондом и я считаю он выжал из него даже больше чем возможно. Но, условия были суровые и времени на лучшую подготовку у нас не было. Так что связь с зондом (пусть и без координат) мы все равно в полете потеряли.
Так выглядел наш терминал трекинга зонда
Подведем итог. Полетело: 2 наших постоянных спутниковых трекера (Азимут и SPOT Trace), камера GoPro 12, радиозонд RS41-SGP, питание для всего этого хозяйства и... гвоздь этой программы - самосборный магнитометр от участника команды НТВ - Дмитрия Демина. На самом деле магнитометров было 2 - основной и резервный. К основному был подключен OLED экран для вывода показаний, который и должна была снимать наша камера GoPro.
Вид с бортовой камеры на магнитометр
Ладно, все пофоткались и отпустили шар в свободное плавание.
Vostok-11
Как я уже упоминал - связь с зондом в полете мы потеряли. Но мы не вчера начали запускаться, так что знали - надо ждать сообщений от спутниковых трекеров. А вот что показывал GPS в полете:
Спуфинг GPS
Зонд летел слева направо и... решил немного покружиться на месте? Мы получали координаты этого круга где-то час :) В итоге его конечно отпустило и полный трек за тот день выглядит так:
Заметьте - очень недалеко от предсказанной траектории. По факту разница составила 28 километров:
Но сигнал с радиозонда мы получили уже когда ребята к нему приблизились. Все же основную роль сыграл спутниковый Азимут - он первый прислал нам координаты с точки приземления и ребята двинулись его спасать. В итоге дистанция между запуском и приземлением - 230км.
Как я уже сказал - приземлились в болото. Болото в феврале у нас выглядит вот так:
А сам зонд засел на дереве:
Не хочу очередной раз описывать наши страдания по части вызволения зонда с дерева - я делал это несколько раз в прошлых постах. Скажу лишь, что потребовалось 2 захода с разницей в неделю. Время на самом деле поджимало, потому что, помните - мы это делаем для телепередачи? А у нее есть дата и время выхода.
Сняли, забрали, материалы телевизионщикам передали.
Итак, после вызволения зонда мы сели всей толпой разбирать - что же он нам привез. Еще в лесу мы поняли, что OLED экран приуныл:
:( Вырезал с фото в начале поста
Что конкретно с ним произошло - мы не поняли. Дело вроде как не в питании, т.к. магнитометр продолжал функционировать и писать все во внутренний лог. Накрылся именно экран. Нуштош, главное данные спасены, хоть и не получилось красивой картинки.
По части данных для передачи - магнитное поле значительно не отличается ни в магнитную бурю, ни на высоте - нигде.
По части высоты - 26000 метров. Примерно. Потому что GPS - читайте выше. Осталось только давление и ГОСТ на стандартную атмосферу (да, вот так все жестко было в СССР - даже атмосфера должна быть по ГОСТу!). По этим данным прикинули высоту. Не рекорд (даже для нас), но и цель была другая. В принципе так и рассчитывали.
Ну а я позволил себе наглость вырезать кусочек, в котором мы засветились (все же не каждый день нас показывают на федеральном канале):
По традиции мы выкладываем полное видео с бортовой камеры:
Из интересного в этом конкретном запуске - сняли достаточно близко пролет самолета (лучше смотреть со звуком).
И на обратном пути тоже попався самолет. Ну, сами посмотрите, я там разметил все что нашел. К сожалению, в этом запуске были вынуждены использовать не insta360, так что крутить камерой нельзя.
Это был запуск Vostok-11, на этом все. Fly safe, cmdr!
Показать полностью
15
2