Manuel ASGARD - ESERO Belgium
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1. 13 3 3 PROFIL DE VOL TYPIQUE 532 ARS eg 13 3 4 FEN TRE DE LANCEMENT FREQUENCE DES VOLS 15 3 5 RECUPERATION DE LA GONDOLEE ee AE 15 4 LES CONDITIONS DE VOL sesseessessossoeessossosscessossocsosssoesocsososoesoessosscescossossoessossossoessossossosssosse 16 SCENE ee 16 42 FACTEURS MECHANIOUES S ne te 3 tante 16 4 2 1 Contraintes pour la conception d exp riences ss 16 EE 16 4 2 3 La EE 16 4 3 FACTEURS THERMIQUES 16 4 4 PROPRETE CONTIAMINATIONS AA 17 4 5 FACTEURS 8 1 2 2 0 6 6 0 17 5 LA GONDOLE LES INTERFACES DE LA CHARGE 2 0024 4924 2 18 JL INTRODUCTION ss ANS a i 18 52 SYS TEME DE COORDONNEES item tannins 19 Gre tn 19 5 3 1 Le volume de la Charest nent 19 5 3 2 Acc s la charge He z did 20 E EE 20 5 4 INTERFACE MECANIQUE eege 21 5 4 1 eh Rs 21 5 4 2 Descriptions des compartiments pour exp riences 22 5 5 INTERFACE ELECTRIQUE ET RADIO ELEOCTRIOUR 22 EE 22 6 CONCEPTION D UNE EXPERIENCE CONTROLES 5 0 2 2 24 6 1 INTRODUCTION ss tre ont2. Y LAUNCH ChaseTeam 3 Les phases de vol 13 Vluchtprofiel 35000 30000 25000 20000 15000 Hoogte 10000 5000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Tijd s 4 Profil de vol Phase I L Ascension L ascension est la phase de vol entre le d collage et l explosion du ballon Sa dur e d pend de la masse de la gondole la quantit de gaz dans le ballon et les conditions atmosph riques A une altitude entre 11 et 25km la temp rature atteint sa valeur minimale aux alentours de 60 C Un condensat ventuel se sublimera normalement avant que l altitude de 25km ne soit atteinte L ascension dure en moyenne 75 90 minutes Une vitesse ascensionnelle de 7m s en suit Les organisateurs enregistrent temps et altitude et mettront ces donn es la disposition des clients Le positionnement de la gondole en 3D altitude latitude et longitude et un point de travail pour les organisateurs La gondole ne peut tre orient e dans le plan horizontal Les exp riences n cessitant une orientation d termin e doivent tre mont es sur une plateforme orientable Opstijgen 12 10 2 ka 6 L D G 4 2 0 r r 0 500 1000 1500 2000 2500 2000 3500 4000 Tijd s 5 Vitesse ascensionnelle en fonction du temps Phase IT La descente La descente peut tre subdivis e en 2 phases l explosion du ballon l ouverture du
3. met de seuil 100km Dans l espace proche la pression atmosph rique atteint peine 1 de sa valeur au niveau de mer Par cons quent r chauffement et refroidissement sont r gul s par des processus radiatifs et non par contact ou par convection L humidit de l air est tr s proche de z ro et le spectre des radiations solaires arrive au quasi complet Hormis la gravit et la composition chimique du restant d atmosph re les conditions sont remarquablement semblables celles sur Mars UNE CHANCE D EN APPRENDRE DAVANTAGE SUR Les ballons stratosph riques la force d Archim de les principes ballon les ballons surpression les ballons pression nulle les MIR Montgolfi res Infra Rouge vitesse ascensionnelle syst mes parachute utilisation d h lium et ou hydrog ne comme gaz porteur etc L atmosph re de la Terre sa temp rature la distribution de sa densit sa pression et sa composition chimique la 101 universelle des gaz l humidit de l air la propagation du son la pollution etc e Les radiations les rayons solaires leur nature intensit propri t s spectrales les rayons cosmiques etc La t l d tection l alb do r flectivit du globe photographie vid o etc Les cam ras grande altitude peuvent photographier un terrain avec l horizon plusieurs centaines de kilom tres rendant les ballons compl mentaires aux avions volant plus bas et ayant donc un champ de vue plus rest
4. tensions soient proprement isol es afin de ne pas nuire aux autres exp riences 17 5 LA GONDOLE ET LES INTERFACES DE LA CHARGE UTILE Les fonctions de l ordinateur de bord ne sont pas trait es dans ce manuel L interface entre les exp riences et les batteries est trait e ainsi que la structure de l adaptateur charge utile et la configuration des plateformes exp riences 5 1 INTRODUCTION Ce paragraphe traite la forme et les dimensions de la gondole ainsi que les interfaces avec lesquelles les exp riences sont int gr es dans la charge utile dans sa totalit 7 La gondole vue int rieure et ext rieure La charge utile est ins r e dans la gondole par le biais d un adaptateur fait sur mesure Celui ci permet l acc s au diff rentes exp riences jusqu la derni re minute avant le scellage de la gondole derniers ajustements v rifications Cet adaptateur en plus de fournir une fixation porte aussi la connection au syst me de batteries Ill 8 Adaptateur gondole Le nombre de plateformes ici 2 et leurs espacements est fonction des exigences du vol et notamment des dimensions des exp riences 18 5 2 SYSTEME DE COORDONNEES Afin de faciliter la communication entre les clients et les organisateurs un syst me de r f rences unique est utilis Ill 9 Syst me de r f rence ASGARD 5 3 LA GONDOLE 5 3 1 Le volume de la charge utile La distinction est faite entre les exp riences internes et l
5. L ensemble de ces documents doit tre en possession des organisateurs au plus tard lors de la livraison des quipements c d 2 semaines avant le d but de la campagne de lancement 3 La charge utile La charge utile comprend le mat riel et les logiciels qui seront emport s par le ballon pour effectuer certaines t ches p ex scientifiques et ou technologiques La charge utile est en g n ral constitu e de plusieurs exp riences Une exp rience peut comprendre plusieurs sous syst mes Chaque composant sous syst me et exp rience doit tre conforme au prescriptions techniques et de s curit des organisateurs 4 Le client Le terme d signe la personne en charge d une exp rience s lectionn e le team leader Cette personne d livre les quipements aux organisateurs deux semaines avant la campagne de lancement et fait office de contact pendant la dur e du projet 5 L espace proche L espace proche d signe cette partie de la haute atmosph re qui peut tre explor e avec des ballons m t o ou stratosph riques Il n y pas de d limitation officielle mais la r gion entre 25 et 50km d altitude est g n ralement accept e Le nom fait r f rence aux param tres physiques qui affichent des valeurs plus proches des valeurs spatiales que des conditions au niveau de mer Il est noter que l espace m me est d limit par accord international plus que par la nature La FAI F d ration A ronautique Internationale
6. donn es de vols comparables d autres ballons ou des donn es th oriques Snelheid m s Snelheid m s 12 5 10 Stijgen 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Hoogte 70 80 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Hoogte 25 Vitesse de descente en fonction de l altitude Valversnelling m s 9 82 9 80 9 78 9 76 9 74 9 72 9 70 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Hoogte Ill 26 Gravit terrestre en fonction de l altitude valeurs th oriques 35 36
7. physiques pression temp rature humidit dans la gondole sont mesur es mais pas contr l s pendant le vol Chaque exp rience interne ou partie interne d une exp rience externe sera soumise aux m mes circonstances Chaque proposition de projet quelle qu en soit la discipline scientifique et ou technique est ligible si elle satisfait aux contraintes et directives mentionn es dans ce manuel Aspects de s curit Une exp rience doit toujours tre con ue de fa on ce qu une d faillance ne puisse en aucun cas nuire aux autres exp riences bord m me dans le pire des cas Chaque client est responsable des d g ts que son exp rience cause aux quipements des autres clients ou des organisateurs Les organisateurs ne pourront tre tenus responsables pour perte ou dommages la gondole ou son contenu int rieur ou ext rieur Si une exp rience demande que la structure de l adaptateur charge utile soit modifi doit tre pr cis dans les documents mentionn en page 4 Les organisateurs d cident seuls de l ventuel changement e Les exp riences seront d branch es avant l arriv e au site de lancement POWER OFF Le courant ne sera enclench qu au PPB et la demande des organisateurs Si une exp rience contient des parties qui doivent tre enlev es avant le vol ces parties sont bien accessibles et peintes en rouge 6 2 CONTROLE DE LA QUALITE Afin de garantir le bon d rouleme
8. sents lors du lancement suivront la lettre les instructions de l quipe de Il est interdit de fumer sur le campus de l IRM La gondole est scell e avant d tre attach e au ballon Une fois scell e la gondola ne sera pas rouverte avant le lancement Le ballon est rempli de gaz manipul et lanc par l quipe de l IRM Toute activit qui pourrait entrainer un risque quelconque sera port l attention des organisateurs au moins deux semaines avant le lancement afin que des mesures de s curit appropri es puissent tre prises 30 Annexe 1 Il est possible de fixer des exp riences sur les surfaces ext rieures de la gondole le dessus et le dessous y compris si la question scientifique le requiert Les parties externes et internes d une exp rience peuvent tre connect es par le biais d un trou perc dans la paroi dans ce but Les connecteurs 2 two pin headers sont recommand s Ill 17 La gondole d Asgard 1 31 Annexe 2 Le segment inf rieur de l adaptateur gondole est r serv l ordinateur de bord et aux batteries Les autres compartiments sont destin s aux exp riences avec 210 mm pour hauteur maximale de l adaptateur 18 L adaptateur gondole 32 Annexe 3 Dans cette annexe les donn es du vol inaugural Asgard 1 du 21 avril 2011 temp rature pression et autres donn es Ce vol d coll au campus de l IRM Uccle et a atterri pr s de Valencie
9. webs com Erik de Schrijver Sint Pieterscollege Jette 167 rue L Theodor 1090 Jette LISTE D ILLUSTRATIONS N TN TD EHM Les partenaires du projet Asgard 2 L anneau anti torch anti 12 3 13 4 14 5 14 6 15 7 18 8 1 9 19 10 19 11 0 12 13 14 22 15 Le campus de l IRM avec le site de lancement et le 28 16 2 17 31 18 32 19 33 20 33 21 3 22 3 TII 23 34 24 35 LISTE DE TABLES ANNEXES TEE 31 ANNEXE 2 EE E SR RE ANT Tu 32 ATN XE DRE nn ADE Ale er A E en ss 33 ANNEXE EE 35 TABLES DES MATIERES 1 INTRODUCTION WE 9 n 9 T2 LE LANCEMENT dune a nain E 9 1 3 SERVICES FOURNIS AU 1 2 2 1 02 244 4184 4 41004 00 0 0 9 2 DESCRIPTION DES SYSTEMES eeeccecccccccccoccoccocccocoocooocoocoovooocsocesscsscsovosscoscsovosscescsevcoucsus 11 21 LE S Y STEME BALLON nee diurne 11 22 LE BALCON g et siene tan meet anus 11 2 3 A V ALTITUDE MAXIMALE 52 EE 11 2 4 LES YSTEME E e E EE 11 3 PERFORMANCES DEROULEMENT DU 13 FL INTRODUCTION antenne rentrent tennis 13 32 LE VOLEN
10. LANCEMENT L int gration de la charge utile c d l assemblage des diff rentes exp riences et leur montage dans l adaptateur de charge utile est la responsabilit de l quipe du Sint Pieterscollege de Jette Chaque client veillera fournir temps les donn es techniques demand es e ex cuter temps les tests n cessaires et rapporter sur leurs r sultats e d livrer temps le mat riel appel voler ceci afin de permettre une int gration sans accros d faut de respecter ces r gles le client s expose voir son exp rience refus e ECOLES PRIMAIRES ECOLES SECONDAIRES ORB STCE R lt Ill 1 Les partenaires du projet Asgard 10 2 DESCRIPTION DES SYSTEMES 2 1 LE SYSTEME BALLON Un syst me ballon comprend bien plus que le ballon Une gondole contenant les exp riences mais aussi les batteries et autres syst mes vitaux o la plateforme des Avioniques avec e a l ordinateur de bord et les batteries o une ou plusieurs plateformes d exp riences Le syst me parachute Une radiosonde Le ballon La configuration Asgard en chiffres se trouve dans la Table 3 Mat riel ballon PARACHUTE M canisme de s paration aucun Pression explosion ballon 10hPa Surface du parachute 0 140 kg Gaz GONDOLE 1 Isolation thermique Table 3 Le syst me Asgard et ses caract ristiques est permis d inclure des ba
11. arachute tant suspendu ouvert dans la chaine de vol son remplissage d air se d roule graduellement Comme la densit de l air augmentera progressivement pendant la descente le freinage lui aussi se fera graduellement et sans chocs hormis lors de l atterrissage 4 2 3 La pression dans la gondole La gondole n est pas tanche Par cons quent la pression atmosph rique dans la gondole est exactement gale sa valeur ext rieure Plus d informations sur la pression en fonction de l altitude se trouve en Annexe 3 4 3 FACTEURS THERMIQUES Les organisateurs ne prennent pas de mesures pour influencer la temp rature l int rieur de la gondole hormis sa couche d isolation en Mylar Avant le vol les exp riences seront donc soumises aux temp ratures ambiantes courantes en Belgique cette p riode de l ann e Mars Mai Quelque r chauffement int rieur avant le vol est normal vu que la chaleur produite par les exp riences ne peut tre vacu e effectivement en va de m me pour la p riode suivant l atterrissage Les temp ratures l int rieur et l ext rieur de la gondole sont trait es en Annexe 3 16 4 4 ET CONTAMINATIONS L int gration de la charge utile ne se fait en clean room comme celle des satellites Les valeurs normales de temp rature humidit et composition atmosph riques seront d application Une exp rience ne pourra en aucun cas lib rer des substances ni dans la gondole ni dan
12. campagne de lancement 6 5 2 Philosophie des tests et mesures Les tests suivants forment en ensemble minimal Propri t s physiques dimensions masse CG Interface m canique y compris l emplacement des points de fixation Propri t s lectriques emplacement du connecteur amp du LED consommation de courant e Test sous vide il est n cessaire de laisser l exp rience fonctionner sous vide partiel max 100hPa pendant au moins une heure Therm Vac test temp rature cycl e sous vide uniquement pour les quipements d licats et ou sensibles au changements de temp rature 25 6 6 LE CALENDRIER Table 5 Le calendrier 6 7 LIVRAISON DES EXPERIENCES ET ACCEPTATION La proc dure d acceptation d une exp rience se d roule comme suit L quipement de vol est livr Les organisateurs v rifient la conformit de l quipement la documentation soumise Les organisateurs v rifient l emplacement des connecteurs du LED de l interrupteur et des trous de fixation Inspection g n rale de l exp rience Si tout est en ordre acceptation formelle de l exp rience 26 7 LA CAMPAGNE DE LANCEMENT Arriv e des quipes Bruxelles check in l h tel Mardi 21 4 2015 Mardi 21 4 2015 Pr sentations PPT des diff rents projets par les quipes au Plan tarium Pr sentations PPT premiers r sultats Vendredi matin 24 4 2015 Visite du Sint Pieterscollege de Jette souper Vendre
13. di apr s midi 24 4 2015 Table 6 D roulement de la campagne de lancement D part de l h tel pur le campus de l IRM Arriv e l IRM bienvenue Explosion du ballon 12h30 Atterrissage de la gondole 13h20 R cup ration de la gondole Plan tarium AC d montage des exp riences Lecture et traitement des donn es par les quipes Soir Table 7 D roulement du jour de lancement le 23 4 2015 27 8 LE SITE DE LANCEMENT Le personnel de l IRM ex cute le lancement et pleine autorit sur tout ce se passe sur le site de lancement L ordinateur de bord est branch et les exp riences mises sous tension par l quipe du SPJ Les clients ont une derni re occasion de v rifier le bon fonctionnement de leur exp rience Ensuite la gondole est scell e et transf r e l quipe de l IRM qui se charge de la connecter au train de voll et de la lancer 8 1 UCCLE 8 1 1 Introduction Le bon fonctionnement de chaque exp rience dans la gondole et v rifi la veille du lancement Les interventions sur le site de lancement sont limit s aux seuls cas d urgence Ill 15 Le campus de l IRM avec le site de lancement x et le PPB Payload Preparation Building 6 1 2 Pr paration de la charge utile Les exp riences sont d livr es aux organisateurs pr t voler avec une connexion 2 pins voir page 22 pour le courant et un interrupteur avec lequel l exp rience peut tre branch e sur le sit
14. e de lancement peu avant que la gondola soit scell e est recommand de pr voir un LED pour permettre de constater visuellement l enclenchement de l exp rience 28 Ces derni rs pr paratifs ce font au site de lancement dans une pi ce du PPB pourvue de tables et de prises de courant Ill 16 Payload Preparation Building 8 1 3 Localisation g ographique du site de lancement Le site de lancement est le campus de l IRM Uccle Bruxelles Le site de lancement IRM Uccle 50247 53 N 4 21 27 E Table 8 Localisation du site de lancement l Heure locale est normalement GMT Greenwich Mean Time 1h Du dernier dimanche du mois de mars jusqu en octobre c est l heure estivale en Europe Centrale CEST c d GMT 2h Le temps Les conditions au site sont La temp rature de l air varie entre 5 et 30 C mars mai L humidit de l air varie entre 20 et 100 Communication Il n y a pas de WIFI sur le site AC Courant lectrique Il y a du courant lors de l int gration de la charge utile 230V 400V 50 Hz 8 1 4 La campagne de lancement Chaque client aura l occasion de v rifier le bon fonctionnement de son exp rience avant que la gondole ne soit scell e Si un client ne peut tre pr sent au lancement les organisateurs se chargeront de cette v rification condition d tre suffisamment renseign s au pr alable pour ce faire 29 8 1 5 D roulement des op rations de vol Tous pr
15. es exp riences externes Une exp rience interne se d roule totalement l int rieur de la gondole Une exp rience externe se d roule au moins en partie l ext rieur Il peut s agir d une exp rience passive en biologie ou le but est tout simplement d exposer certains chantillons aux conditions mais il peut galement s agir d un senseur qui se trouve l ext rieur alors que la collecte et le stockage des donn es est faite l int rieur de la gondole 280 lt lt gt 140 v 30 max 60 210 sse 10 Dimensions de l adaptateur gondole mm 19 Par volume de la charge on entend le volume disponible dans l adaptateur gondole Il s agit par cons quent uniquement d exp riences internes ou d ventuelles parties internes d exp riences externes Pour les exp riences mont es dans l adaptateur gondole il est noter qu il ne sera permis en aucun cas qu une exp rience ne d passe ne serait ce que de partiellement ou de peu les limites de l adaptateur Les dimensions maximales de celui ci se trouvent sur l illustration 10 La hauteur des compartiments 8 peut tre vari e pour accommoder les exp riences s lectionn es pour le vol concern 5 3 2 Acc s la charge utile L int gration des exp riences et leur montage dans l adaptateur gondole est faite par l quipe du SPJ deux jours avant le lancement Cette int grat
16. ion se termine par un test de d marrage lors duquel l alimentation est branch e Le fonctionnement de chaque exp rience est alors v rifi par le client concern et d ventuels probl mes sont trait s en accord avec l quipe du SPJ Si besoin est ce travail peut tre poursuivi le lendemain L int gration se termine le jour AVANT le vol La gondole n est pas quip e de fen tres bien que les organisateurs envisagent d en pr voir sur les vols futurs 5 3 3 Logos stickers etc Les coles peuvent apporter logos et insignes con us dans le cadre du projet afin de les placer soit sur la gondole soit sur les ailerons destin s ralentir une ventuelle rotation de la gondole Les dimensions maximales sont de 10x10cm livrer m me temps que l exp rience Ill 11 Logos des coles et des partenaires sur la gondole 4 Asgard 1 20 5 4 INTERFACE MECHANIQUE 5 4 1 Description de la gondole La gondole Asgard a la forme d un prisme base hexagonale voir 7 Cette forme combine les avantages de surfaces plates pratique pour fixer des exp riences externes tels que senseurs chantillons biologiques etc avec un grand volume interne 360 12 Dimensions de gondole mm La gondole est faite de panneaux en polystyr ne de 30 mm d paisseur garantissant une bonne isolation thermique contre le froid stratosph rique pour un faible poids 200 grammes L isolation est enc
17. ndre la route bien avant que la gondole n amorce sa descente Cela permet d conomiser quelques heures surtout s il y beaucoup de vent 15 4 LES CONDITIONS DE VOL Il est conseiller de maintenir une marge de 10 sur les sp cifications des composantes et sous syst mes Si cela s av re impossible il est conseill d effectuer des tests pour v rifier le bon fonctionnement de l exp rience avant la remise des quipements aux organisateurs 4 1 EN GENERAL L environnement auquel la gondole sera expos e pendant l int gration des exp riences pendant la pr paration du vol et pendant le vol est tr s diff rent Cela porte aussi bien sur les aspects m caniques et thermiques qu lectromagn tiques Les extr mes sont trait s dans ce chapitre 4 2 FACTEURS MECANIQUES Un vol ballon est une ballade compar un vol de fus e absence d acc l rations intenses de vibrations et de bruit Le choc le plus violent est l atterrissage et il est conseiller de construire l exp rience de telle fa on qu elle puisse r sister une acc l ration de 9g en direction verticale et de 6g a l horizontale 4 2 1 Contraintes pour la conception d exp riences Vu l absence en vol de chocs et de vibrations les coups de vent ne sont videmment pas exclure aucune pr caution sp ciale ne doit tre prise en vue d assurer la solidit m canique de l exp rience Secouer manuellement devrait suffire comme test 4 2 2 Les secousses Le p
18. nnes France Une altitude maximale de 32200m f t atteinte 1200 1000 800 600 Luchtdruk hPa 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Hoogte 19 Pression atmosph rique int rieur de la gondole ext rieur en fonction de l altitude 10 20 30 Temperatuur C 40 50 60 70 d 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Hoogte Ill 20 Temp rature l ext rieur Temperatuur 40 30 20 10 0 10 Gondola 20 Buiten Temperatuur C 30 40 50 60 70 1 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Hoogte DL 21 Comparaison int rieur ext rieur de la gondole 33 Horizontale snelheid 35000 30000 25000 20000 15000 Hoogte 10000 5000 0 7 1 0 5 10 15 20 25 30 Snelheid m s 22 Vitesse horizontale en fonction de l altitude Luchtvochtigheid in de gondola en erbuiten 100 90 F 80 3 70 99 Gondol 5 Gondola 5 50 Buiten 40 5 30 2 20 10 0 i 0 5000 10000 15000 20000 25000 Hoogte Ill 23 Humidit de l air dans la gondole et l ext rieur Annexe 4 Dans cette annexe se trouvent des
19. nt de la campagne de vol et le bon fonctionnement des exp riences il est vital que clients et organisateurs communiquent bien et clairement Certains sujets doivent imp rativement tre trait s et sont pour cette raison sur la liste des documents soumettre voir 4 Proposition de projet formulaire en Annexe 5 Plan d finitif soumettre apr s la phase de d veloppement et les tests Aper u des test effectu s et de leurs r sultats Description du d roulement de l exp rience pendant le vol Dans certaines conditions des informations suppl mentaires peuvent tre demand es par les organisateurs des MSDS Materials Safety Data Sheets pour les produits dangereux ou dont l innocuit est en doute Tout document demand par les organisateurs devra tre soumis et approuv avant que l exp rience le puisse tre mont e dans l adaptateur charge utile 24 6 3 CONTROLE DES INTERFACES 6 3 1 Avant la campagne de lancement La campagne de lancement sur le site de est br ve deux heures peine L int gration de la charge utile et les test qui en d coulent auront lieu les jours pr c dents Ces tests comprennent entres autres Compatibilit m canique Toutes les exp riences sont plac es dans l adaptateur charge utile afin de v rifier que l ensemble puisse tre int gr Cela comprend entres autres que les dimensions sont v rifi es ainsi que l emplacement des points de fixation La visibili
20. nt pas leurs propres batteries auront 6V leur disposition sur la plateforme exp riences L adaptateur est un connecteur 2 pins voir Ill 14 Le cable aura une longueur de 50cm DL 14 Interface lectrique 5 5 1 Fonctions lectriques La plateforme de base porte galement l ensemble de batteries vou es alimenter les exp riences Les caract ristiques de cet ensemble nominal des variations sont possibles de batteries se trouve en Table 4 Nombre O 4 100 250mQ 4x3000mAh Table 4 Propri t s de l ensemble nominal de batteries pour exp riences 22 Toute exp rience prenant son courant sur les batteries communes devra tre d ment caract ris e quand sa consommation En effet les organisateurs prot geront chaque connection avec un fusible rapide et une diode pour viter les courants invers s de fa on pouvoir alimenter chaque exp rience m me si l une d entres elles venait faillir et causer un court circuit Remarque 1 Il est permis d quiper son exp rience avec une batterie interne Dans ce cas la batterie sera en mesure d alimenter l exp rience pendant au moins 3 heures en continu Remarque 2 Tout fil lectrique devra tre isol s curit 23 6 CONCEPTION D UNE EXPERIENCE ET CONTROLES REQUIS 6 1 INTRODUCTION Ce Chapitre traite les contraintes et les directives prendre c ur lors de la r daction d un projet afin d assurer son ligibilit Les param tres
21. ore am lior e par le recouvrement de la gondola par une couche de Mylar vendue comme couverture thermique Ill 13 Gondole 4 Asgard 1 avec recouvrement Mylar 21 5 4 2 Descriptions des compartiments pour exp riences L adaptateur charge utile peut consister en un seul ou en plusieurs compartiments selon le nombre et la taille des exp riences s lectionn es Il y a toujours au minimum un compartiment La hauteur des compartiments peut varier entre 30 et 210 mm hauteur totale maximale S il y a plusieurs compartiments celui du dessous porte l ordinateur de bord et les batteries les autres plateformes tant destin es aux exp riences La plateforme sup rieure porte les exp riences tant connect es des sous syst mes ext rieurs Ceci permet de v rifier ces connections avant de sceller la gondole Les exp riences seront mont es dans l adaptateur charge utile tenant compte de 2 facteurs l adaptateur charge utile glissera sans accros dans la gondole les exp riences seront facilement accessibles avant que l adaptateur ne soit gliss dans la gondole 5 5 INTERFACE ELECTRIQUE ET RADIO ELECTRIQUE La Loi Belge ne permet pas aux radioamateurs de faire usage de stations metteurs sans pr sence humaine Par cons quent il est impossible de transmettre au sol les donn es recueillies pendant le vol Par cons quent aucun syst me ou sous syst me ne pourra mettre des ondes radios Les exp riences qui ne comprenne
22. parachute De l ouverture du parachute jusqu l atterrissage La dur e de chaque phase de vol varie d un vol l autre La quantit de gaz la masse de la gondole ainsi que les conditions atmosph riques y jouent un r le important Pendant la descente la gondole rencontre exactement les m mes conditions que lors de l ascension N anmoins les parties ext rieures de la gondole peuvent souffrir du gel voir de corrosion L humidit ne forme en ligne g n rale de probl me qu en dessous de 15km le taux d humidit tant sensiblement gal z ro au 14 dessus de cette altitude Les clients quiperont les exp riences sensibles l humidit la condensation ou au gel de contre mesures appropri es Les exp riences l int rieur de la gondole ne sont en ligne g n rale pas sujettes ce genre de probl me les variations de temp ratures tant beaucoup moins importantes voir Annexe 3 Aidalen 0 10 20 T 30 5 40 5 j 5 4 5 50 60 70 80 3500 4000 4500 5000 5500 Tijd s Ill 6 Vitesse de descente en fonction du temps Phase ITI R cup ration de la gondole La r cup ration d une gondole n est pas toujours ais e L quipe charg e de cette t che doit souvent n gocier avec des propri taires pour avoir la permission d acc der un terrain priv ou pour atteindre un terrain difficile atteindre Cela peut causer des heures voir de
23. r hension des param tres physiques importants dans l espace et par extension la surface terrestre acquisition d une meilleure compr hension de l importance de contr les et de tests dans le d veloppement d quipements nouveaux tant au niveau mat riel qu au niveau des logiciels NOUS REMERCIONS M Dirk Frimout Pr sident Euro Space Society et ex astronaute M Roeland Van Malderen IRM Mk Ellen Geerts ESERO Belgium M Erik de Schrijver SPJ M Olle Persson SSC M Mark Uitendaal SSC pour avoir contribu de quelle fa on que ce soit la r ussite de ce projet TERMINOLOGIE ET DEFINITIONS 1 Proposition de projet La premi re chose faire pour participer au programme Asgard est de soumettre une proposition de projet Le formulaire est disponible en Annexe 5 C est sur base de ces documents que sera faitela s lection des exp riences qui voleront sur la prochaine gondole Asgard La s lection est faite par un jury sous la pr sidence de M Dirk Frimout premier astronaute Belge 2 Description de l exp rience L quipement d une exp rience s lectionn e ne peut tre mont e dans la gondole que si les informations suivantes ont t fournies aux organisateurs Proposition de projet formulaire en Annexe 5 Plan d finitif soumettre apr s la phase de d veloppement et les tests e Aper u des test effectu s et de leurs r sultats Description du d roulement de l exp rience pendant le vol
24. rar fi de la haute atmosph re n est pas comparable la m me man uvre effectu e basse altitude Anti torch ring 7 Merlin 2 L anneau anti torch L anneau anti torch a un diam tre de 20cm et est attach au moyen de 6 fils au parachute et gondole 12 3 PERFORMANCES ET DEROULEMENT DU VOL 3 1 INTRODUCTION Ce Chapitre contient les informations permettant de d terminer si un ballon est une plateforme de vol ad quate pour l exp rience envisag e 3 2 LE VOL EN CHIFFRES La gondole retourne sur Terre apr s l explosion du ballon qui a lieu entre 28 et 35km d altitude environs 75 90 minutes apr s le d collage La vitesse ascensionnelle avoisine les 7m s La gondole p se au total 1 5kg Le poids maximal par exp rience est fix e 150g La descente se fait une vitesse double de la mont e portant la dur e du vol entier 100 150 minutes Si le vent souffle 60 km h le d placement lat ral peut facilement d passer les 150km ce qui fait de la r cup ration de la gondole une op ration qui peut durer plusieurs heures Les clients qui d veloppent une exp rience n cessitant une inspection ou une analyse imm diatement apr s le vol sont pri s d en tenir compte et de joindre l quipe de r cup ration 3 3 PROFIL DE VOL TYPIQUE Le vol Asgard comprend 3 phases e Phase I Ascension Phase II Descente Phase III R cup ration de la gondole BURST ASCENT E
25. rats Rent ren 24 6 2 CONTROLE DE LA QUALITE EE 24 6 3 CONTROLES HN DEE ee eege 25 6 3 1 Avant la EE 25 ECHANGE DE DONNEES EE EE 25 6 5 PROGRAMME DE cici ccc inserer 25 ER 25 6 5 2 Philosophie des tests et MES UE Len ee atlas 25 6 6 LE CALENDRIER EE 26 6 7 LIVRAISON DES EXPERIENCES ET ACCEPTATION 26 7 LA CAMPAGNE DE LANCEMENT ee ccecceccecccoccoccoccoocooccoccoocososoccoscoscsoscsecosesoscsecoscooscsecosocss 27 8 LE SITE DE CANCEMENTR egen 28 ER EI E EE eatre 28 SL EEN 28 8 1 2 Pr paration de la charge UE a eat 28 8 1 3 Localisation g ographique du site de lancement 29 8 1 4 La campagne de lancementiisssls enduit titulaire iateradta 29 8 1 5 D roulement des op rations de Volants nt 30 1 INTRODUCTION Ce manuel de l utilisateur MU d crit l environnement de l espace proche et les aspects techniques du programme Asgard Les clients ont int r t tenir compte de ces informations lors de la conception et du d veloppement de leur projet Ce manuel d crit galement les contraintes impos es aux quipements qui doivent tre respect es dans leur int gralit pour permettre une qualification de vol 1 1 BUT DU MANUEL Ce manuel est divis en chapitres Chapitre 1 Introduction Information g n rale sur le programme Asgard et son organisation Chapitre 2 Description des syst mes Description du ballon de la gondole et d autres sous sys
26. reint bien que les prises de vues ayant une r solution sup rieure et aux satellites volant plus haut et ayant donc un champs de vue plus grand mais une r solution inf rieure Les exp riences spatiales en mati re de biologie Les syst mes d atterrissage Les exp riences de localisations soit inertie avec des acc l rom tres soit bas sur GPS L acc s au c d la stratosph re au dessus de 25km d altitude est plus ais facile et beaucoup moins cher que le lancement d un satellite C est pourquoi les vols ballons sont utilis s souvent par les professionnels du spatial pour qualifier des sous syst mes destin s voler plus tard sur de vrais satellites ou sur des robots spatiaux DOCUMENTS UTILES DU DU 1 National Scientific Balloon Facility recommandations for gondola design April 1986 DU2 http weather uwyo edu upperair sounding html DU3 http www spherachutes com chart html DU4 http www rf se DUS http eiscat irf se DU6 http www rymdbolaget se DU7 http asgard balloons webs com DUB http www planetarium be weerballon DU9 http www parallax com tabid 567 Default aspx INFORMATION SUPPLEMENTAIRE Ce document est r vis r guli rement toute suggestion ou remarque sur toute partie de ce manuel est la bienvenue Pour plus de d tails veuillez contacter eds sint pieterscollege be Ou consultez le site du projet http asgard balloons
27. s l atmosph re sans accord pr alable des organisateurs Ceci s applique tout autant pour les substances consid r es inoffensives qu elles soient solides liquides ou gazeuses L emploi de produits corrosifs inflammables explosifs ou toxiques est strictement prohib En cas de doute un MSDS Materials Safety Data Sheet valable sera fourni aux organisateurs L emploi de gaz sous pression est d conseill 4 5 FACTEURS ELECTROMAGNETIQUES Le seul canal radio reliant le ballon au sol est la radiosonde de l IRM qui met sur la fr quence r serv e la m t orologie Cette fr quence est donc r serv e et peut tre envahie par les clients Par cons quent il est impossible de transmettre au sol les donn es recueillies pendant le vol Il est donc imp ratif de les stocker bord faisant usage par exemple de carte micro SD ou autre Les organisateurs s efforceront de d velopper pour les vols futurs la capacit de transmettre au sol des donn es l mentaires tels que la position les conditions physiques bord de la gondole et autres cependant cette capacit ne sera pas disponible pour le vol Asgard S Les exp riences bord produisant de hauts champs lectriques ou magn tiques pourraient interf rer avec d autres exp riences Il est donc n cessaire d indentifier de pareils champs et de les mentionner dans la documentation Si besoin est les organisateurs peuvent exiger que ces champs ou hautes
28. s jours de retard Les organisateurs font ce qu ils peuvent pour assurer une r cup ration rapide des d lais sont toujours possible Les atterrissages peuvent arriver dans des pr s des champs tangs marais jardins priv s ou for ts Dans ce dernier cas il se peut qu une gondole se retrouve coinc e dans un arbre Comme il n y a aucun moyen d influencer le lieu d atterrissage on ne peut qu esp rer le mieux et craindre le pire De plus amples informations se trouvent sous 3 5 3 4 FEN TRE DE LANCEMENT ET FREQUENCE DES VOLS En principe un ballon Asgard peut tre lanc 24 24 et 7 7 ind pendamment du temps sauf en cas de violente temp te En pratique seuls le mardi et le jeudi sont retenus comme option parce que sur 5 jours ouvrables ces deux l sont les seuls o l IRM n effectue pas de sondage ce qui fait que l quipe de lancements a les mains plus libres 3 5 RECUPERATION DE LA GONDOLE Afin de faciliter la r cup ration de la gondole un module gps est emport bord Un sms envoy au module apr s l atterissage cause celui ci de renvoyer ses co rdonn es qui peuvent ensuite tre import es dans google maps sur un smartphone L quipe de r cup ration conna t ainsi la position de la gondole avec un pr cision d une dizaine de m tres En plus la radiosonde de l IRM renvoie pendant la phase ascensionnelle des donn es concernant la vitesse et la direction du vent ce qui permet l quipe de r cup ration de pre
29. t des LEDS l accessibilit d ventuelles composantes retirer avant le vol sera galement tablie Aspects lectriques Sont v rifi s la connectibilit des c bles la consommation de courant etc 6 4 ECHANGE DE DONNEES Apr s le vol les organisateurs mettront la disposition des clients toutes les donn es recueillies sur les param tres du vol pression temp rature position de la gondole etc R ciproquement les clients sont pri s de mettre leurs donn es la disposition des organisateurs Il va de soi que si ces donn es sont publi es d rendues publiques de quelle fa on que se soit cr dit est donn l ou il est d Si la participation au projet Asgard devait r sulter en la publication d un M Roeland van Malderen KMI IRM et M Erik de Schrijver Sint Pieterscollege Jette seront ajout s comme co auteurs 6 5 PROGRAMME DE QUALIFICATION Une exp rience ne sera livr e aux organisateurs qu apr s tre proprement test e 6 5 1 Philosophie de la conception Il est recommander de d velopper une version de l exp rience d di e uniquement aux tests et de l utiliser pour faire les adaptations n cessaires avant de passer la construction du mod le de vol Avant de livrer ce mod le de vol une derni re s rie de tests reste effectuer afin d assurer une bonne maitrise du syst me Cela facilite grandement les choses si des probl mes de derni re minute devaient surgir pendant la
30. t mes Chapitre 3 D roulement et performances du vol D roulement des diff rentes phases de vol Chapitre 4 Les conditions de vol La physique de l espace proche et les contraintes de conception et de qualification qui en d roulent Chapitre 5 La gondole et les interfaces de la charge utile description des interfaces entre la gondole et les exp riences Chapitre 6 Conception d une exp rience et contr les requis Tests de qualification de vol et gestion du calendrier Chapitre 7 La campagne de lancement Chapitre 8 Le site de lancement Pr paration de la charge utile et op rations au sol Annexe 1 possibilit s pour exp riences ext rieures Annexe 2 description d taill e de l adaptateur de charge utile avec dessins techniques et description de la configuration interne Annexe donn es de temp rature et de pression dans la gondole et l ext rieur enregistr pendant le vol inaugural e Annexe 4 autres donn es th oriques ou enregistr lors d autres vols ballons e Annexe 5 formulaire proposition de projet Cette information devrait permettre aux int ress s de v rifier si la r ponse leur question de recherche peut tre obtenue par le biais d un vol ballon 1 2 LE LANCEMENT La pr paration et le lancement du ballon Asgard est effectu par l quipe de l IRM qui ex cute les sondages m t o courants Le site de lancement est trait dans le chapitre 8 1 3 SERVICES FOURNIS AU
31. tif r alis en coop ration avec l Institut Royal de M t orologie ESERO Belgium l antenne locale de l Agence Spatiale Europ enne vou e au support d initiatives ducatives en mati res relatives au spatial et du Sint Pieterscollege de Jette Le but du projet est de donner des l ves d coles primaires et ou secondaires l occasion de concevoir et de r aliser des exp riences scientifiques et ou technologiques dans la haute stratosph re c d au seuil de l espace L altitude maximale atteinte par ces ballons est d environs 33km Un ballon par an est pr vu lanc dans la p riode mars mai La gondole Asgard a t con ue pour emporter des exp riences ducatives de petite taille Le projet est unique en son genre et offre co t modeste pour les organisateurs pour les coles la participation est gratuite et sur un laps de temps limit un instrument flexible permettant de r aliser un projet pratique dans des conditions quasi spatiales Les avantages de projets pratiques dans la formations des jeunes sont bien connus et couvrent entre particulier e passage de tous les stades d un vrai projet scientifique et ou technologique depuis l identification de la question de recherche jusqu la r alisation de l exp rience et le traitement des donn es obtenues obtention d exp rience avec la r alisation de pareils projets dans des conditions r alistes y compris faire face l impr vu acquisition d une meilleure comp
32. tteries dans un exp rience par exemple si celle ci requiert une tension ou un courant sup rieur 2 2 LE BALLON Les ballons utilis s sont fabriqu s par http www totex jp 2 3 A L ALTITUDE MAXIMALE Au fur et mesure que le ballon monte la pression ext rieure d cro t et le gaz l int rieur se d tend gonflant le ballon de plus en plus A une certaine altitude correspondant une pression entre 7 et 10 le ballon explose et la gondole retombe vers la Terre Le parachute suspendu entre le ballon et la gondole se remplit d air de moins en moins rar fi mesure que l altitude freinant la chute jusqu une vitesse de 12 14 m s environ Plus d informations sur les parachutes pour ballons se trouvent dans DU 1 11 2 4 LE SYSTEME PARACHUTE Le syst me parachute est fourni par l IRM Le parachute est rouge pour une meilleure visibilit Il s agit d un cercle de plastic capable de r sister aux tensions pr vues et de ramener au sol une gondole d environs 1 5kg une vitesse d environs 141 5 Le parachute se trouve dans la chaine de vol qui comprend en autre la gondole l ment inf rieur de la chaine et le ballon l ment sup rieur Le parachute se trouvant entre la gondole et le ballon est fix un anneau appel anti torch dont le but est de pr venir que les fils du parachute ne se trouve emm l s au d ploiement En effet d ployer un parachute dans l air tr s
33. woen KMI Se ESERO European Space Education Resources Office Belgium 22 av de Bouchout 1020 Bruxelles SPJ Sint Pieterscollege Jette 167 rue L Theodor 1090 Jette IRM Institut Royal de M t orologie 3 Avenue Circulaire 1180 Uccle ORB Observatoire Royal de Belgique 3 Avenue Circulaire 1180 Uccle STCE Solar Terrestrial Center of Excellence 3 Avenue Circulaire 1180 Uccle Programme ASGARD Documentation Erik de Schrijver R f rence ASGARD2 08 2011 Edition 1 5 R vision 6 Date 12 06 2014 Statut D finitif Manuel d utilisateur HISTORIQUE DES REVISIONS Statut Provisoire non encore approuv 16 06 2012 D finitif Dates cruciales de Schrijver livraison du mat riel avionique 13 08 2012 de Schrijver 16 07 2013 Calendrier interfaces E de Schrijver 12 06 2014 D finitif Partenaires de Schrijver recup ration calendrier essais Table 1 Historique des r visions ABBREVIATIONS Amp re 2 Atm Atmosph re _ OB Ordinateur debord O PE Plateforme d exp riences MU Manuel de l utilisateur GMT IRM Hydrog ne l tat gazeux H lium l tat gazeux IRM __ Institut Royal de M t orologie Light Emitting Diode _ Pascal _ Table 2 Abr viations GMT Greenwich Mean Time PREFACE ASGARD ASGARD est un projet spatial duca
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