STRATONAUT

Ein Kollege meiner zahlreichen Online-Bekanntschaften hat mir gestern einen sehr wertvollen Tipp gegeben (danke Bernd )

Seine technischen Tipps hierfür waren nicht uninteressant. Ein programmierbaer Microcontroller, der die Kamera aktiviert und deaktiviert, um die Akkuleistung zu kontrollieren, das GPS zu programmieren und vieles mehr. In Bausätzen zu ähnlichen Projekten fand ich einen solchen Microcontroller bereits. Ein durchaus nicht abzuweisender Gedanke.

Bislang spielte ich mit dem Gedanken, einen transportfähigen akku an bord mitzuführen - mobile Steckdosen, die sich via Akku selbst versorgen und damit die Elektronik am Laufen halten, während der Taschenwärmer die Geräte auf Betriebstemperatur halten. Microcontroller sind für diesen Zweck für die zeitliche Abfolge leider nicht brauchbar. ich  m möchte den gesamten Flug dokumentieren können. Der Start dieses Gerätes also und die Landung müssen beide auf Bild nachweisbar sein. Hierfür also eine Kamera mit Selbstauslöser, die alle 10 - 30 sekunden Bilder macht.

Alternativ kam dann noch der Vorschlag mit der Spycam - eine Kleinstkamera, schlüsselanhängergroß, welche die Bilder machen kann. Sein Gedanke der Linsenvereisung war gar nicht so dumm, ja auch ich machte mir diesen Gedanken schon. Eine Schutzlinse für die Styroporöffnung vielleicht?

Eine stabile Wetterlage wird im Übrigen Voraussetzung für den Start des ersten Stratonauten sein. Ich möchte zwar liebend gerne Aufnahmen einer zu durchbrechenden Wolkendecke auf Bild haben, doch das wird mit erfolgreicher Absolvierung des ersten  Projekts durchaus im Bereich des Möglichen sein. Upgrades sind dann immer noch möglich. Sofern ich einen Techniker auftreiben kann, der mehr Ahnung von der Programmierung eines Microcontrollers hat, wird diese Idee in jedem Fall mit einfließen. Besser Vorsicht als Nachsicht.

Ja - das ist die Frage, die sich mir gerade stellt. Wie kann man die im Stratonaut befindliche Technik warmhalten? Digitalkameras beispielsweise werden bei Kälte träge und frieren faktisch ein. Dadurch wird die Kamera zwar nicht kaputt, doch nicht mehr funktionsfähig - das Projekt wäre zum Scheitern verurteilt.

Wie halten wir also Techzhnik warm?  Ein Miniofen?  Verschwendete Energie. Also nehmen wir einfach bereits vorhandene Energie, die die Wärme nicht so verschwendend absondert - Handwärmer! Mit Handwärmern können wir die Technik sowohl auspolstern als auch warmhalten. Das Ganze kommt in eine Styroporbox, die mit reflektierendem Isolierband abgedichtet wird. Radar-Reflektoren sichern den Flugverkehr, also muss etwas die Strahlen auch zurückwerfen um erkannt zu werden.

Die Kamera guckt durch ein kleines Loch nach Draußen und kann so ihre Bilder schießen. Einfache Improvisationstechnik, die zwar erst noch getestet werden muss, doch bin ich zuversichtlich, dass auch das klappt. Und schon wäre eine der Herausforderungen für unser Unterfangen gelöst.

Du, geneigter Leser, wirst hier nun erfahren, welchen Weg unsere kleine Sonde nehmen wird, die mit Amateurmethoden Bilder in der mittleren Stratosphäre machen soll. Wie bereits erwähnt, wird er vorraussichtlich auf eine Höhe von etwa 30 KM erreichen, die mittlere Stratosphäre, ehe der Unterdruck so groß wird, dass der Ballon sich aufbläht und schließlich zerpatzen wird - Dann wird die Nutzlast erst im freien Fall auf den Erdboden zuschnellen, ehe die Luft genügend Auftrieb verleiht, um den Fallschirm das Meiste abfangen zu lassen und die Fracht sicher zu Boden gleiten soll. Soweit die Theorie.

Die Erdatmosphäre wird in mehrere Schichten aufgeteilt, die unterste, die Troposphäre, welche vom Boden hochreicht bis, in unseren Breiten, auf eine Höhe von 12 - 15 km (je nach Jahreszeit, im Winter ist sie niedriger als im Sommer). In der Troposphäre befinden sich  90 % der gesamten Luft, und beinahe der gesamte Wasserdampf. Hier, bis hoch zur Tropopause, spielt sich unser Wetter ab. Der Ballon steigt also auf. Etwa alle 100m sinkt dabei die Temperatur um etwa 6,5 Grad Celsius - je höher der Ballon also steigen wird, desto kühler wird es. Die Elektronik, die an Bord ist, muss diesen Strapazen Stand halten. 4 Kilometer - die meisten Wolken ziehen etwa in dieser Höhe durch. Doch Gewitterwolken quellen meist hoch bis zur Tropopause - erkennbar an der Ambossform, da wo sich oben das Wasser zu Eis bildet und ob der nun gehinderten Auftriebskraft auseinanderdriftet und die ambosstypische Form bildet. Die hochliegenden Schleierwolken zum Beispiel befinden sich in eben dieser Höhe und bestehen ausnahmslos aus Eis.

Diese Höhe wird unser Balln erreichen und die Tropopause durchbrechen - hier, in 15 km Höhe, endet das Wetter - kein Wind, kein Wasserdampf - absolute Stille - ein tiefdunkler Himmel. Die Sicht von hier oben beträgt bereits einige hundert Kilometer und gibt bereits eine Vorahnung auf die Erdkrümmung.

Unser Ballon also wird in einer Höhe von etwa 15 km, wenn er die Tropopause durchbricht und die Stratosphäre erreicht, Temperaturen von bis zu -70 Grad ausgesetzt sein. Erst ab einer Höhe von 20 km, da wo die Ozonschicht beginnt, nimmt die Temperatur wieder bis auf eine Höhe von 50 km zu - bis sie etwa 0 Grad Celsius erreicht. Wir erreichen gerade einmal die mittlere Stratosphäre in einer Höhe von etwa 30 km. Der Unterdruck blääht den Ballon auf und bringt ihn schließlich zum Platzen.

Bevor hier nun Fragen aufkommen. Zwischen 50 und 84 km liegt die Mesosphäre.  die Thermosphäre und die Exosphäre, welche  bis etwa 10.000 kilometer die Erde umschließt beinhaltet lediglich das Verständnis um unser Magnetfeld. Weseltlich ist dies für unsere Reise nicht mehr.

Am 17. April 2010 habe ich eine Idee aus der Taufe gehoben, nachdem ich einen interessanten Fernsehbeitrag gesehen habe. Die Frage, die sich mir stellte war: “Kann man mit simpler technischer Ausrüstung, die man in jedem Elektronikmarkt bekommen kann an die Grenzen des Alls vorstoßen?” Und ja, ich sage “man kann!”

Das Projekt “Stratonaut” hat in mir Fantasien geweckt - eine Kamera, welche Aufnahmen aus einer Höhe von 30 Kilometern machen kann, wo der Himmel bereits schwarz ist, die Temperaturen höllisch kalt sind, man die Erdkrümmung sehen kann, vielleicht das beeindruckendste Erlebnis, von dem ein Astronaut berichten könnte. Und ich will beweisen, dass zumindest das elektronische Auge von jedermann diese Eindrücke mit zur Erde bringen kann.

Ziel ist es also, Mittels eines Heliumballons eine Nutzlast von höchstens 200 g hochzutragen - eine Digitalkamera, die  von solchen Höhen beeindruckende Bilder schießt und wieder sicher zur Erde getragen wird. Ein gewagtes Unternehmen, doch nicht unmöglich, wenn man das Know-How mitbringt, das ist natürlich vorausgesetzt.

Was wird also benötigt, um solche faszinierenden Bilder zu schießen?

• Ein Wetter-Stratosphärenballon, der eine Nutzlast von  höchstens 200 Gramm hochtragen kann, dabei sollte vorausgesetzt sein, dass die Nutzkosten die  500 € nicht übersteigen.
• Eine leichte Digitalkamera, welche vor den extremen Temperaturen und der Feuchtigkeit in diesen höhen geschützt wird. Handelt es sich um eine Foto- und nicht um eine Filmkamera, sollte sie mindestens alle 30 Sekunden Bilder machen können.
• Ein GPS-Ortungsgerät, damit wir die Fracht auch wiederfinden.
• Ein kleiner Fallschirm, der die Fracht sicher zur Erde bringt und natürlich auch keine Mensch- oder Sachbeschädigung verursacht.
• Eine Konstruktion, welche die Kamera und das Ortungsgerät vor der Umgebung isolieren und warmhalten, immerhin ist wechselwarme Elektronik für Kälte anfällig und funktioniert bestimmt nicht bei Temperaturen um die -60 Grad Celsius.

Meteorologische Grundlagen werden im nächsten Beitrag noch erläutert, im übernächsten die Beschaffung der elektronischen Geräte. In jedem  Fall wird Letztere wohl ein Styroporkasten sein, mit einem Loch für die Linse der Kamera versehen, warm eingepackt mit Handwärmern und mit Isolierband vor äußeren Einflüssen geschützt. Soweit die Theorie - mal sehen, was die Praxis bringt.

Ich freue mich schon auf die Verwirklichung des Projekts, und so die Götter wollen, wird der erste “Stratonaut” Mitte August 2010 abheben und fantastische Bilder mitbringen.