TwoNav und GoStem bauen mit Bike-Navi eine Stratosphären-Sonde.
Viele Radreisende nutzen Smartphones, andere spezielle Navigationssysteme zum bequemen Navigieren unterwegs.
Doch eigentlich fragt sich jeder: Halten die Geräte die Erschütterungen, Feuchtigkeit und die ständigen Wetterumschwünge auch aus?
TwoNav, ein Hersteller von Fahrrad-Navigationssystemen, machte den Härtetest – und schickte dazu ein Seriengerät in die Stratoshpäre!
Projekt „Stratosphäre“
TwoNav und GoStem haben sich zusammengetan und das Projekt „Stratosphäre“ zum Leben erweckt.
GoStem ist eine gemeinnützige Organisation, deren Ziel es ist, junge Schülerinnen und Schüler für MINT-Berufe (Wissenschaft, Technik, Ingenieurwesen, Mathematik) zu begeistern. Die Beteiligung von TwoNav an diesem Projekt kann man gut nachvollziehen, denn das Unternehmen engagiert sich gerne bei Projekten, die seine Ideale teilt.
Genau so ein Projekt haben wir hier. Ziel war die Entwicklung einer Stratosphärensonde, die gemäß der technischen Verfahren der NASA gebaut werden sollte. Das erfordert die Anwendung von Konzepten, die eng mit dem GPS-Design verbunden sind: Technik, Mathematik, Physik, Design und Kommunikation.
Bei TwoNav ist man überzeugt: Das ist das ideale Projekt, um das neue Fahrrad-Navi „GPS Trail 2Plus“ zu testen – und dabei die zukünftigen Ingenieure, die eigentlichen Protagonisten dieser Herausforderung, zu unterstützen.
Ziel Weltall
Das Ziel war klar: Das GPS Trail 2Plus extremen Bedingungen aussetzen, indem man es an einem mit Helium gefüllten Ballon befestigt, der auf eine Höhe von 27.000 m ü. M. aufsteigt.
Die sogenannte Stratosphärensonde wurde von Grund auf von GoStem-Schülern gebaut. Sie besteht aus einer Kapsel und einem Vorbau zur Befestigung des GPS. Man musste auch an die Rückkehr denken und deswegen baute man einen kleinen Fallschirm ein, der für die gebremste Rückkehr auf die Erde dienen sollte, nachdem der Ballon auf der vorgesehenen Höhe in der Stratosphäre geplatzt war.
In dem Workshop haben die Schülerinnen und Schüler die Struktur der Kapsel, zum Schutz der Kamera vor extremen Temperaturen, mit Thermofolie ausgekleidet, gebaut. Den Fallschirm haben sien nach eigenen Berechnungen und Entwürfen erstellt und dabei viel über luftfahrttechnische Probleme gelernt.
Die Herausforderungen glichen dabei den Herausforderungen beim Bau von Satelliten: Die Strukturebn mussten leicht, aber denn stabil genug sein, um das Gewicht der Videokamera sowie das Gewicht des GPS beim Aufstieg, aber auch beim Fall aus großer Höhe tragen zu können.
Der Aufstieg
Nachdem die Kapsel und der Fallschirm gebaut waren, kam der Moment der Wahrheit: die Befestigung der Trägerstruktur an einem Heliumballon und der Aufstieg in die Stratosphäre -womöglich der aufregendste Moment des gesamten Projekts!
Um sowohl den idealen Tag, als auch den idealen Startpunkt zu bestimmen, musste man zunächst die Wettervorhersagen studieren. Es musste ein Tag sein, an dem die Winde sowohl an der Oberfläche als auch in der oberen Atmosphäre nicht zu stark sind, um nicht zu viele Kilometer zwischen Start- und Landepunkt zurücklegen zu müssen.
Nach der Wahl des idealen Tages folgte die Wahl eines geeigneten Punktes für den Start. Hierfür wurde die Website http://predict.habhub.org/ genutzt, um den Flugverlauf des Ballons zu auf Basis der Windvorhersagen an der Oberfläche und in den oberen Schichten der Atmosphäre zu simulieren. Der voraussichtliche Landepunkt der Sonde muss weit entfernt von bewohnten Gebieten und von großen Waldgebieten liegen, um die Suche und Bergung der Sonde zu erleichtern.
Man gab die erwarteten Aufstiegs- und Fallgeschwindigkeiten ein, welche man anhand der Gewichte und des Heliumvolumens des Ballons ermittelt hatte, und es war schnell klar: Der ideale Startpunkt befand sich auf einem Feld in der Nähe der Stadt Bellcaire d’Urgell.
TwoNav GPS kann überall „auf der Welt“ verwendet werden
Alle GPS-Geräte von TwoNav erfüllen die Norm MIL-STD-810 für Temperatur, Schock-Absorption, Wasserdichte und Vibrationsabsorption, aber solche extremen Bedingungen, wie in der Stratosphäre, gab es in den bisherigen Tests noch nie:
- Temperaturen von -56 Grad Celsius
- starke Winde ab 8.000 m Höhe und
- einem Fall zurück auf die Erde aus 27.000 m Höhe über dem Meeresspiegel.
Eine ziemliche Herausforderung, ganz klar. Und das Ergebnis hätte nicht zufriedenstellender sein können!
Das GPS kehrte in perfektem Zustand zum Boden zurück, sogar die Batterie hielt fast 3 Stunden lang, nachdem sie extrem niedrigen Temperaturen ausgesetzt war.
Es ist bekannt, dass niedrige Temperaturen dazu führen, dass sich Akkus schneller entladen als üblich. Im Falle des Trail 2 Plus wurde die übliche Sicherheitswarnung „niedriger Akkustand“ ausgelöst, aber das Gerät funktionierte trotz der widrigen Wetterbedingungen weiter einwandfrei.
Im Gegensatz zum GPS hat sich die begleitenden Videokamera bei der Landung aufgrund der hohen Lufttemperaturen am Landepunkt (+40 Grad Celsius) ausgeschaltet.
Der Versuch beweist sehr eindrucksvoll, dass GPS-Geräte von TwoNav sowohl hohe als auch niedrige Temperaturen, in diesem Fall von -56 Grad Celsius bis +40 Grad Celisus, problemlos überstehen. Ob ein Smartphone solche Bedingungen aushält?
Die Landung
Sobald man die ersten Informationen erhalten hatte, dass die Sonde zu fallen begann, musste man den Flugplan genauer studieren, um den Ort der Landung zu bestimmen. Als das Team an dem übermittelten Ort ankam, war die Sonde schon gelandet. Jetzt galt es, sich anhand der empfangenen Koordinaten, die in ein Handheld-GPS eingeben wurden, auf die Suche nach der Kapsel machen.
Nach dem die Sonde geborgen war, konnten sich alle beteiligten an die beeindruckenden Bilder genießen, die die Videocamera vom Trail 2 Plus beim Flug durch die Stratosphäre aufgenommen hatte.
Schaut euch hier das beeindruckende Video an:
Flugdaten im Detail
Allgemeine Daten:
- Maximale Höhe: 27.000m
- Gesamtdauer des Fluges: 02:55:00
- Geflogene Entfernung: 69,71 km
- Durchschnittliche horizontale Geschwindigkeit: 23,5 km/h
- Mindesttemperatur: -56 Grad Celsius
- Höchsttemperatur: 40 Grad Celsius
Aufstiegsdaten
- Dauer des Aufstiegs: 02:24:00
- Durchschnittliche vertikale Aufstiegsgeschwindigkeit: 3,1 m/s
Abstiegsdaten:
- Dauer des Abstiegs: 00:31:00
- Durchschnittliche vertikale Abstiegsgeschwindigkeit: 14,5 m/s
Mehr Infos zum GPS Trail2Plus gibt es online bei TwoNav.com
[Text:[at], fotos: TwoNaV]
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