Те из вас, кто читал предыдущие части моей истории, сейчас наверняка пристально разглядывают эту картинку и у них в голове появляются вопросы. Если вы присоединились только к 3-й части — все равно запрыгивайте, начало истории у меня в профиле.

Эта часть будет разбита на две (а не на три, как обычно). Здесь вас ждет: техническая часть, бухгалтерия, подготовка к запуску, запуск и поиск. В следующей части: результаты, видео и выводы.

Как можно догадаться — мы снова это сделали. Мы запустили свой самодельный стратостат из "плохого" гелия и "не надежного" GPS-трекера, и привезли немного интересного из стратосферы. Хотите узнать почему это фото именно такое?

Вступление

Да потому, что мы сделали запуск ночью… Мы, конечно, не планировали запуск ночью, но "человек предполагает, а COVID располагает"… Так что расписание наше пришлось подвинуть, пока все не перестали кашлять и запуск сдвинулся на будний день. А там у всех дневная работа, заботы и т.п. Перенести на ближайшие выходные не получилось уже из-за меня — мне надо было срочно улетать домой. В общем — это был вечер буднего дня.

По секрету скажу (я эту мысль никому из команды ранее не озвучивал, иначе меня засмеяли бы), что у меня была идея запустить ночью, когда-нибудь. Я, почему-то, думал, что GoPro вытащит неплохой ночной вид на видео. Но, как вы понимаете, не вытащила, хоть и снимала с максимальным для нее ISO 1600. Хотя фото это мне нравится — на нем Луна :-)

Все! На этом можно заканчивать! Да нет, конечно. У меня опять получился какой-то лонг-рид: я расскажу как все было и почему все было именно так.

Для начала небольшое отступление для вновь подключившихся. Около года назад мы с друзьями решили собрать свое нечто, способное подняться на высоту 30+ км, записать там видео и некоторые данные, вроде влажности, температур, давления и т.п. Мы назвали это самодельный стратостат. В первой части статьи приведен подробный план постройки этого аппарата (все этапы). Во второй части мы учли некоторые ошибки прошлого и повторили запуск(-и). 3апускали мы 3 раза, всего было 4 шара, улетело из них на тот момент — 2. И вот, наш 4-й запуск, в который полетел, улетел и прилетел наш 5-й шар — Vostok-4 (да-да, naming convention описан во второй части статьи).

В целом, всю нашу историю за прошедший год можно изобразить вот этой совершенной инфографикой:

Да, вы снова видите эту цифру: 35794м. И на фотке из заголовка она, и тут она. Все верно. Но обо всем по порядку.

Конструкция

Общая конструкция

Хоть я и обещал в прошлый раз, что технических изменений не будет, но, как говорится — еще ни один план не пережил начало битвы. А битва у нас случилась с парашютом. Дело в том, что за все наши запуски наш самый первый парашют поистрепался. Я упоминал уже, что, даже после первого запуска, он немного надорвался на внутренней поверхности купола. Повреждение было не критичным и мы запустились с ним еще раз. Это его и добило. Нет, посадка Vostok-3b была мягкой, но парашют окончательно пришел в негодность и мы решили его заменить.

Почему-то, наш конструктор посчитал хорошей идеей вместо одного парашюта сделать два. Ну, на самом деле, аргумент его был весьма прост: больше парашютов — мягче посадка (суммарная площадь поверхности, создающей сопротивление, ведь больше). Помогло это или почему не помогло — обсудим в результатах. А сейчас очень важный нюанс: первый парашют был бесстропный, вторые два со стропами. И я вам наперед скажу: если не хотите проблем — со всей силы ищите бесстропные парашюты.

Итак, у нас 2 стропных парашюта, каждый из которых крепится своим фалом к горловине шара. Снизу, от строп парашютов идут независимые фалы к еще одному фалу, который уже крепится к полезной нагрузке. Схематично это выглядит так (масштаб не учтен):

Существует древняя истина: чем больше в системе элементов — тем чаще она ломается. Это правда, я про это знал и… ничего конструктору не сказал. Представленная схема креплений Vostok-4 сильно сложнее прошлых версий. Тут и фалов вагон, и парашютные стропы, и их соединения. В общем — так себе идея. Но проверить стоило.

Ссылка на шар: aliexpress

Заявленные характеристики следующие:

Да, по ссылке шары >2000г отсутствуют. Так что мы заказали тот что на 2кг, а потом уже, пообщавшись с продавцом, выяснили что можно заказать шарик и покруче. Стоит их пробовать или нет — решайте сами. Сразу скажу, что шар на 2кг обошелся нам примерно в 25000 руб. К тому же, у меня большие сомнения насчет возможности подъема выше 38км без реактивной тяги — уж очень мало там воздуха. Так что, если хотите наверняка — берите максимум 2кг.

Полезная нагрузка

Тут без изменений. Ничего не убавили, ничего не добавили. Даже павербанки летали те же, что и в прошлый раз. Пролистываем.

Программирование

А вот тут с изменениями :-)

Но с одной оговоркой: на Vostok-4 летала та же версия ПО, что и на Vostok-3b. Все изменения, описанные тут, сделаны по результатам анализа телеметрии Vostok-4 и эта версия еще никуда не летала! По этой же причине бранч не влит в мастер.

Вот предмет обсуждения: bugfix/report_gaps

А произошло следующее. В основном цикле есть такое условие:

Я объяснял в первой части, что точка синхронизации всех параметров телеметрии — время, полученное по GPS. Соответственно, не имея данных GPS — нет смысл записывать отчет. Или есть? На самом деле есть, т.к. во-первых: нам не так уж и важно абсолютное время — достаточно относительного (просто записывать каждую секунду). Во-вторых: гораздо более удачной точкой синхронизации может стать высота, а не время. А высота у нас не только от GPS, но ее можно вычислить и по барометрической формуле (и мы это делали в первой статье). Но этот метод требует определенного оборудования за бортом. Например, градусника, способного измерить очень низкие температуры (ниже -40C). Наш внешний градусник ограничен нижней планкой в -40C, а внутренний — подвержен влиянию нашей системы климатизации (нагревается от RPI и охлаждается забортным воздухом).

В общем, данные GPS не сильно важны (но очень желательны), оттого появилось это || _reportService.ReportFileCreated. Так уж получилось, что хоть 1 раз, но GPS нам необходим — чтобы сгенерировать имя файла отчета ¯\(ツ)/¯ А дальше уже можно и без GPS, и все должно быть хорошо.

Но, листая телеметрию с этого запуска, вылезло вот это:

Видите, видите? "Расстояние" между 2-я этими соседними строчками немного больше чем 1 секунда. Оно почти полчаса! Откуда? Что? Как? Да, очевидно что мы потеряли GPS на какое-то время, но ведь, следуя условию в основном цикле, мы все равно должны были записать данные с сенсоров.

Одной из возможных причин потери сигнала GPS могло быть вот это:

Мы не знаем, в какой момент это произошло, но есть не нулевая вероятность, что изоляция перетерлась на подъеме (когда шар больше всего крутило) и это послужило "началом конца". Эта антенна была закреплена на центральном парашютном фале и вполне могла там и запутаться. Это конечно лишь мои догадки, но все же.

Причина оказалась совсем детской — NullReferenceException вот тут:

Мда… Собственно, это и есть весь фикс. Но этот случай вынудил меня написать юнит-тесты для всего этого хозяйства, чему и посвящено 99% изменений в бранче с фиксом. Сейчас там конечно не full coverage, но основные моменты я покрыл.

Раньше я быстро писал некрасивый и нерабочий код, но спустя многие годы упорной работы я перестал писать его быстро

Единственной проблемой было то, что все классы библиотеки для работы с SenseHAT (SenseHatNet) — не абстрактные, не реализуют интерфейс, да еще и запечатанные. Такая диспозиция вынуждает меня создавать пограничные интерфейсы, а я такое не очень люблю, но сделать их пришлось. Других проблем не было.

Сами тесты (если интересно) посмотрите в репозитории, а тут мы посмотрим на результаты.

До фикса:

После фикса:

Нуштош... заодно прогнали тесты с записью в файл, убедились, что теперь все "ок" и двинули дальше

Бухгалтерия

Тут почти все идеально, наконец-то :-)

Траты были только на расходники: шар и гелий. Ну и на новые парашюты. Теоретически, их тоже можно вписать в расходники, но чуть более long-term. С другой стороны — так можно все что угодно вписать в расходники. Ведь ничто не вечно. Тем не менее мы не рассматривали конструкцию как "полностью переиспользуемую" на протяжении долго времени. А для нескольких запусков одного нормального парашюта вам должно хватить. Единственное, что вы 100% будете докупать — это шар и гелий.

Подготовка к запуску

Этот пункт был подробно рассмотрен в первой части статьи, с тех пор механика поиска места запуска не изменилась. FPLN и Landing Predictor вам в помощь.

Но! Тут хочу отметить один важный момент: меня много раз в комментариях дергали вопросом обеспечения безопасности полетов и, в целом, "легализации" этого занятия. Как то: получение разрешения на использование воздушного пространства и подача плана полета в организацию воздушного движения. В прошлый раз я ответил в комментариях, почему не могу сейчас описать этот процесс в статье. Эта же причина сохранилась и по сей день, но мы над этим работаем и все выглядит так, будто бы дело сдвинулось с мертвой точки. Да, планы мы всегда (!) подавали, но процесс их подачи на данный момент непригоден для описания в виде "инструкции". А так как это очень важная часть всей нашей затеи — мы решили довести этот вопрос до пригодного состояния и выложить это как небольшую, но отдельную часть серии статей про самодельный стратостат. Как минимум это сильно облегчит поиск этой информации для тех, кто решит повторить этот путь. Так что ждите, будет отдельно и по делу про "ОрВД, ЕЦ, СЦ и ФГУП" и прочие генераторы случайных букв в российских госструктурах.

Запуск

Помните, в прошлый раз на поиск наш гитарист притащил лодку? В этот раз на запуск он притащил тент 6x4 метра. Несмотря на то, что запуск Vostok-3a провалился по причине наших кривых рук, он решил что проблема не в нас, а в тенте. И сшил на заказ новый, белый и красивый. Смысл использования тента при запуске был тем же, что и всегда — уменьшить нагрузку на горловину шара, пока его надувают гелием. Ведь шар надо удерживать за "что-то", чтобы он не улетел раньше времени (как случилось с Vostok-2). Ну вот...

¯\(ツ)/¯

Честно говоря, этот вариант использования тента мне даже больше понравился и он не лишен смысла. Сейчас объясню разницу с запуском Vostok-2.

После провала с Vostok-2, нашим скорополительным решением стал злополучный тент. Надо было его лишь правильно растянуть над местом запуска и надувать шар под ним. Тогда это практически ликвидировало бы нагрузку на горловину. Но! Как вы можете помнить, Vostok-2 то мы перекачали. Это "раз". "Два": масса шара Vostok-2 — 800 граммов. Масса шара Vostok-4 — 2000 граммов. В 2,5 раза тяжелее. За счет чего, даже при том же количестве гелия внутри — он и сам себя будет неплохо прижимать к земле. Так что, если закачать правильно количество гелия и иметь достаточно тяжелый шар — надобность в тенте над ним пропадает. Вот мы и решили использовать тент "под ним".

Рекомендуемое количество гелия зависит от начального диаметра шара. И, в случае с шарами L-800 и L-2000, это 1 баллон 40л с давлением 150 атм.

И так, мы расположились, разделились, каждый по своим делам. Первым делом запитали наш афроящик:

Ждем пока красный свет не сменится на зеленый. А если не сменится — значит дело плохо и надо разбираться прям там в лесу. Но, спустя несколько секунд видим что все ок:

А еще видим, что на нем нет крышки. Это не потому, что мы ее еще не поставили. Это потому, что мы ее забыли сделать. По пути мы заскочили в строительный магазин и купили лист самого обычного пенопласта. Его недостатки я описывал уже: он слишком толстый и хрупкий для наших нужд. Но, когда у вас стоит выбор между "ничего" и "плохой пенопласт" — выбирайте пенопласт. Там же нарезали себе крышку, проделали в ней отверстие для крепления парашютов и заклеили короб. Из-за спешки (и пенопласта) отверстие для крепления получилось слишком большим и через него в полете поступал забортный воздух. Что не очень хорошо сказалось на климате внутри коробки и это будет видно при разборе телеметрии. А вы помните, что основная проблема, возникающая из-за низких температур — быстрая разрядка элементов питания. А питание — это всё. Это и камера, и телеметрический модуль, и поисковый трекер. Да, каждый узел имеет независимое питание, но все они расположены внутри коробки. Так что батарейки надо беречь и греть. В данном случае, наши аккумуляторы выдержали. Но лучше так не рисковать.

Больше приключений не было. Мы спокойно закачали ровно 1 баллон на 40л, слегка придерживая шар рукой за горловину. Благодаря массе шара — это было не сложно.

Прицепили парашютный фал к шару, фал полезной нагрузки к парашютам и просто разжали руки, отпустив шарик в ночное небо. И стали мониторить, пока была такая возможность (напоминаю: поисковый трекер фиксирует высоту только до 10км):

Я же говорил в прошлый раз, что мы больше никогда не будем пытаться искать трекер в день запуска? Честно говоря, сейчас таких планов тоже не было. Это бессмысленно. Улететь он может на сотни километров (и улетел), да, к тому же, на дворе ночь! Но мы решили все же подождать — вдруг он упадет рядом с дорогой, в легкой доступности? Мы развели костерок, сообразили поесть и принялись ждать. План был такой: ждем до полуночи, если нет новостей — едем по домам, если есть новости — смотрим где упал и решаем. До полуночи с момента запуска оставалось 4 часа, а мы уже знаем, что примерно столько наши шары и летают. Так что шансы узнать место приземления в этот же день были вполне реальны.

Тем временем зонд начал рапортировать о наборе высоты:

И набирал он ее довольно бодро: чуть больше чем за час — 7553 метра. Неплохо для двухкилограммового шара. Дальше, очевидно, он преодолел рубеж в 10км и пропал с радаров. Мы доели шашлык, дождались полуночи и, не получив сигнала от трекера, двинулись домой. Нас ждали 400км пути и поиск этого несчастного в другой день. Опять не повезло.

Поиск и спасение

И, практически ровно в полночь, он проснулся. Но...

Во-первых — снова болото. Во-вторых — что-то тут не так с показаниями. Высота 128 метров? Нуууу, в принципе, это возможно. Скорость не нулевая? Это очень странно. Он либо лежит (и 128 метров это высота поверхности в данной местности над уровнем моря), либо продолжает лететь на такой высоте. Но больше всего меня насторожило вот это: Low Battery!

Если он не лежит на поверхности (скорость не нулевая же) и вот-вот разрядится — будет чрезвычайно сложно его найти. Честно говоря, к такому никто готов не был. Поисковый трекер у нас считался самым надежным элементом системы и от него зависел успех миссии.

Прямо посреди шоссе мы стояли и ждали, в надежде, что трекер пришлет еще одно сообщение. Он настроен присылать треки раз в 5 минут при наличии движения и раз в сутки "статус-сообщение". Да, сигнал GPS не всегда стабильный, и иногда пропадает — это нормально. Но мы прождали не меньше получаса, а нового трека не было. Все портило Low Battery — если бы не оно, я был бы абсолютно спокоен. С полностью заряженными аккумуляторами этот трекер может проработать месяцы. А за это время сигнал нет-нет, да появится. Но он все не появлялся… Что ж, в этот день мы уже точно ничего не могли сделать и двинули дальше в сторону дома с еще худшим настроением, чем было.

Практически 2-е суток он молчал. Двое суток мы в 8 рук тиранили приложение трекера своими запросами. К концу второго дня, принимая во внимание разряжающуюся батарею, надежды уже практически ни у кого не было. Но вдруг, мне в спам посыпалось:

И это означало лишь одно — придется нам снова ехать во всякие

Ну ладно, не так далеко, конечно.

Было бы смешно, если бы он упал не в болото. Но он, по привычке, упал в болото:

А я ни разу не удивлен… Новгородская область богата на болота. Раньше надо было думать, когда выбирали место запуска. Хорошо хоть рек рядом не оказалось.

К сожалению, в этот момент я уже сидел в аэропорту и смотрел на самолеты. Так что искать и доставать наш "Vostok-4" ребятам предстояло без меня. Когда я слушал эту историю по телефону — это звучало как-то так:

Аааа, медведи! Выстрелы! 700 верст по голову в болоте!!1 Взяли шашлык, но пришлось есть грибы! В той деревне все УМЕРЛИ!

Но сейчас, когда прошли недели, можно отбросить эмоции и взглянуть на ситуацию спокойно. Расстояние от точки высадки до зонда по прямой ~5км. Но по прямой там леса\болота. Давайте посмотрим, как шли участники нашей викторины:

A: точка высадки. Дорога, по карте, идет до деревни "Степаново" (точка C). На самом деле — нет. Ну, формально может дорога там и идет, но проехать по ней нельзя. Так что спешились и двинули на своих двоих

B: Свернули раньше времени, ушли немного в лес. Пришлось возвращаться назад. Тем более, что тут был обнаружен след медведя на земле (см. фото-пруф ниже)

C: Дошли до крайней деревни — Степаново. Это туда шла "дорога"

D: От "Степаново" пошли на север — тут начиналось первое болото. Да, болот там много и, так или иначе, но парочку пришлось бы пересечь

E: Пересекли первое болото. Не без потерь — потеряли носок (провалился гитарист под воду немного) :-)

F: Напрямую на северо-восток было не пройти — мешал лес. Откатились немного вдоль лесополосы на юго-запад. Тут начиналось второе болото

G: Пересекли и его. Зонд лежал по ожидаемым координатам — финиш

Весь маршрут — 8.14км в одну сторону. Еще столько же — обратно. Много это или нет (в условиях пересеченной местности и с нагрузкой из сухпайков) — решайте каждый для себя.

Как я уже упоминал — я (не участник этих событий) описываю это спустя недели. Так что довольно сухо и "по фактам". На самом же деле, они смогли мне выдать более-менее связный рассказ только через 2 дня после завершения этой вылазки — настолько сильно они вымотались. Да, и с точки G они мне отзвонились, и из машины по пути домой тоже. Но это больше походило на бессмысленное мычание в трубку, чтобы доложить, что они еще дышат. Тогда я думал, что они на меня обозлились, мол — отправил к черту на рога, а сам сидит там на диване и ест круассан. Но, так часто бывает при физическом и моральном истощении — просто не до разговоров. Точно так же было и при поиске Vostok-3b. Так что я старался терпеливо ждать, пока они отдышатся.

Тем не менее вылазка всем понравилась. Места там очень красивые. Грибов вагон (никаких грибовизоров не надо), очень аутентичная заброшенная церковь, заброшенные деревни, даже медведи там водятся!

И снова, из-за ограничений Pikabu, тут придется остановиться. Мы вернемся с результатами и выводами на следующий день. Fly safe, cmdr!