SPJ Sint-Pieterscollege Jette L. Theodorstraat 167, 1090 Jette. ESERO European Space Education Resources Office Belgium Bouchoutlaan 22, 1020 Brussel

SPJ – Sint-Pieterscollege Jette L. Theodorstraat 167, 1090 Jette ESERO – European Space Education Resources Office Belgium Bouchoutlaan 22, 1020 Brussel KMI – Koninklijk Meteorologisch Instituut Ringlaan 3, 1180 Ukkel KSB – Koninklijke Sterrenwacht van België Ringlaan 3, 1180 Ukkel STCE – Solar Terrestrial Center of Excellence Ringlaan 3, 1180 Ukkel

ASGARD Programma

Documentatie: Erik de Schrijver Referentie: ASGARD2-08-2011 Uitgave: 1.5 Herziening: 5 Datum: 12/06/2014 Status: Definitief

Gebruikershandleiding 1

HERZIENINGSGESCHIEDENIS Status: Ontwerp (niet actief) Datum 11/08/2011 19/10/2011 4/11/2011 15/06/2012

Status Ontwerp Vrijgegeven Definitief Definitief

16/07/2013 12/06/2014

Definitief Definitief

Wijzigingen nvt Deadl. proposals Tabel 3 Deadlines, procedure oplevering, avionics Kalender, connecties Partners, recovery, kalender, testen

Auteur E. de Schrijver E. de Schrijver E. de Schrijver E. de Schrijver E. de Schrijver E. de Schrijver

Tabel 1: Herzieningsgeschiedenis AFKORTINGEN %: A: Atm: BC: EP: ESA: ESERO: g: GH: GMT H2: He: KMI: LED N: NVT: Pa: PPB SPJ: SSC: TBC: TBD: TM: V: ZP:

percent Ampère atmosfeer boordcomputer experimentenplatform Europees Ruimtevaartagentschap European Space Education Resource Office valversnelling van de Aarde (9,81 m/s²) gebruikershandleiding Greenwich Mean Time waterstofgas Heliumgas Koninklijk Meteorologisch Instituut Light Emitting Diode Noord niet van toepassing Pascal Payload Preparation Building Sint-Pieterscollege Jette Swedish Space Corporation To Be Confirmed (te bevestigen) To Be Determined (vast te leggen) telemetrie Volt zwaartepunt Tabel 2: Afkortingen

2

VOORWOORD ASGARD ASGARD is een educatief ruimtevaartprogramma dat wordt uitgevoerd door het Sint-Pieterscollege van Jette en het Koninklijk Meteorologisch Instituut van België i.s.m. ESERO-Belgium. Het doel is leerlingen uit basis- en secundaire scholen de kans te bieden educatieve ruimtevaartprojecten de stratosfeer in te sturen m.b.v. ballonnen. De maximale hoogte die deze ballonnen bereiken bedraagt ongeveer 33km. Er wordt gerekend op één ballonvlucht per jaar, telkens in de periode maart-mei. De Asgard-gondola is ontworpen om kleine educatieve experimenten mee te voeren. Het is een uniek educatief instrument dat een lage kost (voor de organisatoren, deelname is gratis voor de scholen!) en korte looptijd koppelt aan een hoge flexibiliteit om in quasi-ruimteomstandigheden aan praktijkonderwijs te doen. De educatieve voordelen van een dergelijk praktijkgericht wetenschappelijk project houden ondermeer in: • het doorlopen van alle stadia van een volledig wetenschappelijk en/of technologisch project (van probleemstelling t.e.m. uitvoering en dataverwerking) • het opdoen van ervaring in echte wetenschappelijke projecten in realistische omstandigheden • het verwerven van een beter begrip van de relevante fysische parameters in de ruimte (en bij extensie aan het aardoppervlak) • het verkrijgen van een goed inzicht in het belang van testen en controle bij het ontwikkelen van nieuwe hard- en software

MET DANK AAN Dhr. Dirk Frimout, Voorzitter Euro Space Society en ex-astronaut Dhr. Roeland Van Malderen, KMI Mej. Ellen Geerts, ESERO Belgium Dhr. Erik de Schrijver, SPJ Dhr. Olle Persson, SSC Dhr. Mark Uitendaal, SSC voor hun bijdragen groot of klein, voor de informatie en tijd die zij voor dit project hebben vrijgemaakt. 3

TERMINOLOGIE EN DEFINITIES 1. Projectvoorstel De eerste stap op de weg naar deelname bestaat uit het indienen van een projectvoorstel a.d.h.v. het formulier uit bijlage 5. Op basis van dit document worden de projectvoorstellen geselecteerd die aan boord van de Asgard-gondola mogen meevliegen naar de grenzen van de ruimte. De selectie wordt gemaakt door een jury o.l.v. Dhr. Dirk Frimout, eerste astronaut van België. 2. Formele experimentbeschrijving De hardware van een geselecteerd experimentvoorstel kan slechts dan in aanmerking komen voor integratie in de gondola als volgende informatie ter beschikking wordt gesteld van de organisatoren: • Projectvoorstel (formulier in bijlage 5); • Definitief ontwerp (na de ontwerp- en testfase); • Testplan en Testrapport; • Beschrijving van het verloop van het experiment tijdens de vlucht; Het geheel van deze documenten moet afgeleverd zijn bij de organisatoren uiterlijk bij de oplevering van de hardware (d.w.z. 2 weken voor de aanvang van de lanceercampagne). 2. De 'payload' Onder 'payload' word verstaan het geheel van hard- en software dat met de balloon de hoogte ingaat om daar een bepaalde, bvb. wetenschappelijke en/of technologische, taak te vervullen. Zo'n payload kan bestaan uit verschillende subsystemen. Alle onderdelen en subsystemen van een payload moeten voldoen aan de veiligheids- en technische voorschriften van de organisatoren. 3. De 'klant' De natuurlijke persoon die verantwoordelijk is voor het experiment en het bereiken van de (wetenschappelijke en/of technologische) doelen ervan. Deze persoon levert tevens de payload af bij de organisatoren twee weken voor de lanceercampagne én fungeert als contactpersoon gedurende het gehele project. 4. Near-space Onder de term 'near-space' wordt dat deel van de atmosfeer verstaan dat bereikt kan worden met weeren/of stratosfeerballonnen. Er is geen scherp afgelijnde hoogte voor, maar algemeen wordt het gebied tussen 25 en 50km als 'near-space' beschouwd. De naam verwijst naar de fysische parameters die deze zone karakteriseren en die de gelijkenis met de 'echte' ruimte illustreren. Hierbij dient opgemerkt dat ook over de precieze grens van de ruimte zelf kan geredetwist worden (de FAI - Fédération Aéronautique Internationale - houdt het op 100km). In near-space is de luchtdruk amper 1% van de waarde op zeeniveau. Het gevolg is dat opwarming en afkoeling hoofdzakelijk gebeurt door radiatieve processen en niet door contact met de omgeving of door convectie. De luchtvochtigheid is er quasi nul en de zonnestraling is er zo goed als ongefilterd. Op de valversnelling en de chemische samenstelling van het restantje atmosfeer na, zijn deze parameters vergelijkbaar met deze aan het oppervlak van Mars.

4

LEERKANSEN • Informatie over het gebruik van stratosfeerballonnen: de Archimedeskracht, ballonprincipes (superpressure balloons, zero pressure balloons, MIR-Montgolfière à InfraRouge, ...), stijgsnelheid, parachutesystemen, gebruik van Helium en/of waterstofgas, enz. • Informatie over de atmosfeer: temperatuur, druk en dichtheidsverdeling, de Universele Gaswet, luchtvochtigheid, geluidsoverdracht, luchtvervuiling, enz. • Informatie over straling: zonnestraling (aard, intensiteit, spectrale eigenschappen), kosmische straling, enz. • Experimenten rond teledetectie: albedo (reflectiviteit van de Aarde), fotografie, video, enz. Camera's op grote hoogte kunnen terrein fotograferen tot vele honderden km ver en zijn dus complementair aan vliegtuigen (kleiner gezichtsveld maar hogere resolutie) en satellieten (groter gezichtsveld maar kleinere resolutie). • Experimenten rond biologie. • Landingssystemen. • Localisatie-experimenten (met accellerometers en/of gps). Toegang krijgen tot 'near-space' (d.i. de stratosfeer boven 25km hoogte) is sneller, gemakkelijker en véél goedkoper dan het lanceren van een satelliet. Het is daarom mogelijk een near-space vlucht te gebruiken om onderdelen en of subsystemen te kwalificeren voor later gebruik in een 'echt' ruimtetuig. NUTTIGE DOCUMENTEN (ND) ND[1] National Scientific Balloon Facility recommendations for gondola design, NSBF, April 1986 ND[2] http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html ND[3] http://www.spherachutes.com/chart.html ND[4] http://www.irf.se ND[5] http://eiscat.irf.se ND[6] http://www.rymdbolaget.se ND[7] http://asgard-balloons.webs.com ND[8] http://www.planetarium.be/weerballon ND[9] http://www.parallax.com/tabid/567/Default.aspx EXTRA INFORMATIE Dit document wordt geregeld herzien, opmerkingen en/of suggesties over alle aspecten van deze handleiding zijn welkom en worden in dank aanvaard. Vragen om uitleg en of bijkomende informatie dienen gericht te worden aan: [email protected] Meer informatie is verkrijgbaar: http://asgard-balloons.webs.com Erik de Schrijver Sint-Pieterscollege Jette L. Theodorstraat 167 1090 Jette

5

LIJST MET AFBEELDINGEN Afbeelding 1: Afbeelding 2: Afbeelding 3: Afbeelding 4: Afbeelding 5: Afbeelding 6: Afbeelding 7: Afbeelding 8: Afbeelding 9: Afbeelding 10: Afbeelding 11: Afbeelding 12: Afbeelding 13: Afbeelding 14: Afbeelding 15: Afbeelding 16: Afbeelding 17: Afbeelding 18: Afbeelding 19: Afbeelding 20: Afbeelding 21: Afbeelding 22: Afbeelding 23: Afbeelding 24: Afbeelding 25: Afbeelding 26:

De partners in het Asgard-programma De Anti-torch ring Vluchtfasen Vluchtprofiel Stijgsnelheid i.f.v. de tijd Afdaalsnelheid i.f.v. de tijd Gondola binnen en buitenaanzicht Payload adapter ASGARD coördinatenstelsel Afmetingen van de payload adapter Logo's van scholen en partners op de gondola van Asgard-1 Afmetingen van de gondola Asgard-1 gondola met Mylar bekleding Elektrisch interface De campus van het KMI-IRM met de lanceersite en het PPB PPB- Payload Preparation Building De gondola van Asgard-1 De payload adapter Luchtdruk i.f.v. de hoogte Temperatuur buiten de gondola Temperatuurvergelijking binnen/buiten de gondola Horizontale snelheid i.f.v. de hoogte Luchtvochtigheid binnen en buiten de gondola Stijgsnelheid als functie van de hoogte Daalsnelheid als functie van de hoogte Valversnelling (theoretische waarden)

10 12 13 14 14 15 18 18 19 19 20 21 21 22 28 29 31 32 33 33 33 34 34 35 35 35

LIJST VAN TABELLEN Tabel 1: Tabel 2: Tabel 3: Tabel 4: Tabel 5: Tabel 6: Tabel 7: Tabel 8:

Herzieningsgeschiedenis Afkortingen Asgard ballonsysteem eigenschappen Eigenschappen van de stroombron voor experimenten De kalender Verloop van de lanceercampagne Verloop van de lancering Locatie van de lanceersite

2 2 11 22 26 27 27 29

BIJLAGEN Bijlage 1 .............................................................................................................................................31 Bijlage 2 .............................................................................................................................................32 Bijlage 3 .............................................................................................................................................33 Bijlage 4 .............................................................................................................................................35

6

INHOUDSTAFEL 1. INLEIDING................................................................................................................................... 9 1.1 DOEL VAN DE GEBRUIKERSHANDLEIDING........................................................... 9 1.2 DE LANCEERINSTALLATIE......................................................................................... 9 1.3 DIENSTEN BIJ LANCERING......................................................................................... 9 2. SYSTEEMBESCHRIJVING...................................................................................................... 11 2.1 HET BALLONSYSTEEM.............................................................................................. 11 2.2 DE BALLON................................................................................................................... 11 2.3 OP MAXIMALE HOOGTE............................................................................................ 11 2.4 HET PARACHUTE-SYSTEEM..................................................................................... 11 3. PRESTATIES EN VLUCHTVERLOOP.................................................................................. 13 3.1 INLEIDING..................................................................................................................... 13 3.2 DE VLUCHT IN CIJFERS............................................................................................. 13 3.3 TYPISCH VLUCHTPROFIEL....................................................................................... 13 3.4 LANCEERVENSTER EN LANCEERFREQUENTIE.................................................. 15 3.5 TERUGHALEN VAN DE GONDOLA......................................................................... 15 4. OMGEVINGSFACTOREN....................................................................................................... 16 4.1 ALGEMEEN................................................................................................................... 16 4.2 MECHANISCHE FACTOREN...................................................................................... 16 4.2.1 Ontwerpvereisten.............................................................................................. 16 4.2.2 Schokken........................................................................................................... 16 4.2.3 Statische druk in de gondola............................................................................ 16 4.3 THERMISCHE FACTOREN.......................................................................................... 16 4.4 ZUIVERHEID EN CONTAMINATIE........................................................................... 17 4.5 ELECTROMAGNETISCHE FACTOREN..................................................................... 17 5. GONDOLA EN PAYLOAD INTERFACES............................................................................ 18 5.1 INLEIDING..................................................................................................................... 18 5.2 COORDINATENSTELSEL............................................................................................ 19 5.3 ENCAPSULATED INTERFACES................................................................................. 19 5.3.1 Payload volume................................................................................................. 19 5.3.2 Payload toegankelijkheid.................................................................................. 20 5.3.3 Logo's, stickers, ed. .......................................................................................... 20 5.4 MECHANISCH INTERFACE........................................................................................ 21 5.4.1 Beschrijving van de gondolastructuur.............................................................. 21 5.4.2 Beschrijving van de experiment-compartimenten............................................. 22 5.5 ELECTRISCH EN RADIO-ELECTRISCH INTERFACE ............................................ 22 5.5.1 Electrische functies........................................................................................... 22 6. EXPERIMENT ONTWERP EN CONTROLEVEREISTEN................................................. 24 6.1 INLEIDING..................................................................................................................... 24 6.2 KWALITEITSZORG...................................................................................................... 24 6.3 INTERFACE CONTROLES........................................................................................... 25 6.3.1 Voorafgaand aan de lanceercampagne............................................................ 25 6.4 DELEN VAN GEGEVENS............................................................................................ 25 6.5 KWALIFICATIEPROGRAMMA.................................................................................. 25 6.5.1 Ontwerpfilosofie................................................................................................ 25 6.5.2 Testfilosofie....................................................................................................... 25 6.6 DE KALENDER............................................................................................................. 26 6.7 OPLEVERING EN AANVAARDING VAN EXPERIMENTEN................................. 26 7. DE LANCEERCAMPAGNE..................................................................................................... 27

7

8. DE LANCEERSITE.................................................................................................................... 28 8.1 UKKEL............................................................................................................................ 28 8.1.1 Inleiding............................................................................................................ 28 8.1.2 De payload klaarmaken.................................................................................... 28 8.1.3 Geografische locatie van de lanceersite .......................................................... 29 8.1.4 De lanceercampagne........................................................................................ 29 8.1.5 Beleid van vluchtoperaties................................................................................ 30

8

1. INLEIDING Deze gebruikershandleiding (GH) beschrijft de omgevingsfactoren en technische aspecten van het Asgard-ballonprogramma ten behoeve van de klanten. De klanten dienen met deze omgevingsfactoren en technische aspecten rekening te houden bij het ontwerpen van hun experiment. De technische aspecten bepalen tevens de randvoorwaarden waaraan een experiment moet voldoen om gekwalificeerd te kunnen worden voor de vlucht. 1.1 DOEL VAN DE GEBRUIKERSHANDLEIDING Deze gebruikershandleiding omvat volgende delen: • Hoofdstuk 1: Inleiding Algemene informatie over het Asgard programma en de organisatie ervan; • Hoofdstuk 2: Systeembeschrijving Beschrijving van de ballon, de gondola en andere subsystemen; • Hoofdstuk 3: Prestaties en vluchtverloop Verloop van de verschillende vluchtfasen; • Hoofdstuk 4: Omgevingsfactoren Omgevingsfactoren en daaruitvolgende vereisten voor ontwerp en kwalificatie; • Hoofdstuk 5: Gondola en payload interfaces Beschrijving van interfaces tussen experiment en gondola; • Hoofdstuk 6: Experiment ontwerp en controlevereisten Kwalificatietesten en kalenderbeheer; • Hoofdstuk 7: De lanceercampagne • Hoofdstuk 8: De lanceersite Payload klaarmaken en grondoperaties; • Bijlage 1 toont de mogelijkheden voor externe experimenten • Bijlage 2 geeft een gedetailleerde beschrijving van de payload adapter met technische tekeningen en de interne configuratie; • Bijlage 3 geeft de temperatuur en drukgegevens die in de gondola en daarbuiten werden geregistreerd tijdens de eerste vlucht; • Bijlage 4 geeft ter informatie vluchtgegevens weer van andere ballonvluchten of theoretische gegevens; • Bijlage 5 is het formulier indienen van een projectvoorstel; Deze informatie moet de gebruikers toelaten te bepalen of hun wetenschappelijke/technologische vraag m.b.v. een weerballon kan beantwoord worden. 1.2 DE LANCEERINSTALLATIE Het klaarmaken en lanceren van de Asgard ballon wordt gedaan door het KMI team dat ook de normale meteorologische peilingen voor haar rekening neemt. In hoofdstuk 8 is meer informatie over de lanceersite te vinden. 1.3 DIENSTEN BIJ LANCERING De integratie van de payload - d.w.z. het samenbrengen van de verschillende experimenten in de gondola - en de controle op de stroomvoorziening van elk experiment is voor rekening van het SintPieterscollege te Jette.

9

Elke klant zal tijdig • de vereiste technische informatie doorspelen; • de nodige tests uitvoeren en daarvan verslag uitbrengen; • de hardware opleveren; teneinde een vlotte integratie mogelijk te maken.

Bij ontstentenis van één of meerdere kunnen de organisatoren beslissen een bepaald experiment niet in de gondola op te nemen.

Afbeelding 1: De partners in het Asgard-programma

10

2. SYSTEEMBESCHRIJVING 2.1 HET BALLONSYSTEEM Een ballonsysteem bestaat uit meer dan alleen de ballon: • Een gondola die de experimenten maar ook de batterijen en andere vitale systemen bevat: o het Avionics platform (met oa. de boordcomputer en de batterijen); o één of meerdere experimentplatformen; • Een parachutesysteem; • Een radiosonde; • De ballon; De Asgard configuratie en bijhorende gegevens staan in tabel 3. Balloon system BALLON Volume bij de start 4,5 m³ Vulgas H2 Leeggewicht ballon 1,5 kg Druk bij de start 1atm Ballonmateriaal Latex PARACHUTE Cutdownmechanisme geen Luchtdruk bij ballonbarst 7 à10hPa Parachute oppervlak ~0,7 m² Parachutemassa 0,140 kg Vertikale belasting +1/-2.5 g Horizontale belasting +/-0.5 g GONDOLA Massa van de lege gondola 0,2 kg (excl Mylar) Maximum massa van de gondola 1,5kg Beschikbaar vermogen: 4W bij 6V(*) Vorm Hexagonaal prisma (afm. zie Bijlagen 1&2) Structuur 30 mm Polystyreen Thermische isolatie Polystyreen en Mylar Tabel 3: Asgard ballonsysteem eigenschappen (*) Experimenten mogen hun eigen batterijen bevatten, bvb. om hogere spanningen en/of stromen mogelijk te maken. 2.2 DE BALLON De gebruikte weerballonnen worden gefabriceerd door TOTEX, http://www.totex.jp. 2.3 OP MAXIMALE HOOGTE Naarmate de ballon stijgt en de buitendruk daalt zet het gas in de ballon uit waardoor deze onder alsmaar groter spanning komt te staan.. Op zekere hoogte (overeenkomend met een buitendruk 7 à 10 hPa) barst de ballon waardoor de gondola terugvalt naar de Aarde. De parachute, die tussen balloon en gondola klaarhangt wordt door de - eerst nog ijle maar gaandeweg dichter wordende lucht gevuld en remt de afdaling tot ongeveer 12 à 14m/s gemiddeld. Meer info over parachutes voor ballonnen kan gevonden worden in ND[1]. 11

2.4 HET PARACHUTE-SYSTEEM Het parachutesysteem wordt geleverd door het KMI. Omwille van de zichtbaarheid is de parachute rood. Het gaat om een cirkelvormig stuk plastic dat ruim voldoende sterk is voor de te verwachten belasting en dat de gondola van <1,5 kg terugbrengt naar de Aarde tegen een snelheid van zo'n 14 m/s. De parachute bevindt zich in de zgn. 'flight train', d.i. de aaneenschakeling van omhooggetilde elementen. Bovenaan bevindt zich uiteraard de ballon met het vulgas, onderaan de gondola met de experimenten. Tussenin bevindt zich de parachute, omhooggehouden door de ballon, van de gondola gescheiden door een 'anti-torch ring' die moet voorkomen dat de touwen van de parachute verstrengeld geraken. In de heel ijle lucht op 30km hoogte is het ontvouwen van een parachute niet zo'n simpele (en dus betrouwbare) zaak als op geringere hoogte.

Afbeelding 2: De Anti-torch ring die het opengaan van de parachute vergemakkelijkt Deze 'anti-torch ring' heeft een diameter van 20cm (TBC) en wordt met 6 touwen bevestigd aan de parachute én aan de gondola.

12

3. PRESTATIES EN VLUCHTVERLOOP 3.1 INLEIDING Dit hoofdstuk bevat de informatie die moet toelaten te bepalen of een Asgard weerballon een geschikt platform is voor een bepaald experiment. 3.2 DE VLUCHT IN CIJFERS De gondola komt aan de parachute terug naar de Aarde nadat de ballon is gebarsten. Dat laatste gebeurt typisch op een hoogte tussen 28 en 35km en zo'n 75 à 90 minuten na het opstijgen. De stijgsnelheid bedraagt gemiddeld ongeveer 7m/s. De gondola weegt in totaal 1,5kg. Het maximumgewicht per experiment is vastgesteld op 150g. De afdaling gaat typisch tweemaal zo snel, hetgeen de totale vluchtduur brengt op ongeveer 100 à 150 minuten. Bij een windsnelheid van 60km/u (1km per minuut) moet dus algauw rekening worden gehouden met een laterale verplaatsing van 150km. Nu zijn de windsnelheden op grote hoogte niet noodzakelijk even groot als aan het aardoppervlak, maar het terughalen van de gondola kan duidelijk wel enkele uren duren. Klanten dienen daarmee rekening te houden indien hun experiment snel na de vlucht dient onderzocht te worden. 3.3 TYPISCH VLUCHTPROFIEL De vlucht van een Asgard ballon bestaat uit drie fasen: • Fase I: Stijgen; • Fase II: Dalen; • Fase III: Gondola terughalen;

Afbeelding 3: Vluchtfasen 13

Vluchtprofiel 35000 30000 Hoogte (m)

25000 20000 15000 10000 5000 0 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Tijd (s)

Afbeelding 4: Vluchtprofiel Fase I: Stijgen De stijgfase loopt vanaf het opstijgen tot het moment dat de ballon barst. De duur van deze fase hangt af van de massa van de gondola, van de hoeveelheid vulgas in de ballon en van atmosferische omstandigheden. Op een hoogte tussen 11 en 25km bereikt de temperatuur een minimumwaarde van ongeveer -60°C. Eventueel bevroren condensaat zal gewoonlijk sublimeren voordat de hoogte van 25km wordt bereikt. De stijgfase duurt gewoonlijk tussen de 75 en 90 minuten. Een gemiddelde stijgsnelheid van ongeveer 7m/s volgt daaruit. De organisatoren zorgen voor vluchtgegevens (positie in 3D) tijdens deze fase. De 3D positionering van de gondola gedurende de hele vlucht is een werkpunt voor de organisatoren. De gondola beschikt niet over de mogelijkheid haar oriëntatie in het horizontaal vlak te wijzigen. Experimenten die zulks vereisen dienen zelf oriënteerbaar te zijn. Opstijgen 12

Snelheid (m/s)

10 8 6 4 2 0 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Tijd(s)

Afbeelding 5: Stijgsnelheid i.b.v. de tijd Fase II: Dalen De afdaling kan onderverdeeld worden in de subfasen: • Het barsten van de ballon tot het openen van de parachute • Afdaling onder de geopende parachute tot de landing De duur van elke subfase varieert enigszins naargelang de vlucht. De precieze hoeveelheid vulgas, de massa van de gondola alsook de atmosferische omstandigheden spelen hierbij een rol. Tijdens de daling ontmoet de gondola dezelfde omgevingsfactoren als tijdens het opstijgen. Onderdelen aan de buitenkant van de gondola kunnen echter extra last ondervinden van condensatie en zelfs beschadigd geraken door het ijs of door corrosie. Vocht wordt doorgaans pas een probleem beneden 14

15km hoogte (daarboven is de luchtvochtigheid quasi nul). Klanten die vrezen dat onderdelen van hun experiment te lijden kunnen hebben van vocht en/of ijs nemen zelf de gepaste tegenmaatregelen. Experimenten in de gondola blijven normaliter gespaard van vochtproblemen omdat de temperatuurschommelingen in de gondola veel kleiner zijn dan daarbuiten (zie Bijlage 3). Afdalen 0 -10 Snelheid (m/s)

-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 3500

4000

4500

5000

5500

Tijd(s)

Afbeelding 6: Afdaalsnelheid i.b.v. de tijd Fase III:Gondola terughalen Het terughalen van een gondola is niet altijd eenvoudig. Het recovery team moet vaak onderhandelen met landeigenaars om privé-eigendom te mogen betreden, of om ontoegankelijke stukken land te bereiken. Dit kan aanleiding geven tot uren, soms dagen vertraging in het recupereren van de gondola. De organisatoren doen hun best om dit te vermijden, maar kunnen niet aansprakelijk gesteld worden voor vertraging. Typische landingsgebieden zijn weiden, akkers, vijvers en/of moerassen, privé-tuinen of bossen. In dat laatste geval kan het gebeuren dat de gondola aan de parachute in een boom blijft hangen. Er is evenwel geen enkele mogelijkheid om het landingsgebied te beïnvloeden, dus duimen is de boodschap. Bijkomende informatie kan gevonden worden onder 3.5. 3.4 LANCEERVENSTER EN LANCEERFREQUENTIE Een Asgard ballon kan in principe elke dag van de week gelanceerd worden, onafhankelijk van de weersomstandigheden (behoudens overmacht). Om praktische redenen komen echter alleen dinsdag en donderdag in aanmerking omdat het KMI op deze dagen géén eigen peiling uitvoert en het lanceerteam op die dagen dus meer maneuvreerruimte heeft. 3.5 TERUGHALEN VAN DE GONDOLA Om het terughalen van de gondola mogelijk te maken is een GPS-tracking module aan boord. Eenmaal geland kan een sms naar deze module deze triggeren een sms terug te sturen met de gpscoördinaten die dan op smartphone in Google-maps kunnen geïmporteerd worden. Daarnaast is er een radiomodule van het KMI aan boord die al tijdens de stijgfase informatie geeft over windrichting en -snelheid, zodat het team niet hoeft te wachten tot de landing nabij is om op weg te gaan, wat enkele uren tijd uitspaart, zeker op winderige dagen als de gondola ver afdrijft tijdens de vlucht.

15

4. OMGEVINGSFACTOREN Het is aan te bevelen op alle onderdelen en subsystemen een veiligheidsmarge van minimaal 10% op de specificaties aan te houden. Indien dat niet mogelijk is, is het aan te bevelen voldoende tests uit te voeren om de goede werking van een experiment te verifiëren voor de vlucht. 4.1 ALGEMEEN De omgevingsfactoren waaraan de gondola is blootgesteld tijdens de payload integratie, de voorbereiding voor de vlucht en de vlucht zelf zijn erg verschillend. Dat geldt zowel voor de mechanische en de thermische als de elektromagnetische omgevingsfactoren. In dit hoofdstuk worden de mogelijke extremen besproken. 4.2 MECHANISCHE FACTOREN Een ballonvlucht is niet gekenmerkt door intense versnellingen of belangrijke schokken of trillingen. De zwaarste schok is de landing en voor delicate apparatuur is het aan te bevelen een maximale belasting van 9g in vertikale richting en 6g in horizontale richting als grenswaarden te nemen. 4.2.1 Ontwerpvereisten Gezien de schok- en trillingvrije omgeving tijdens de vlucht (windstoten zijn natuurlijk wel altijd mogelijk), zijn er geen speciale ontwerpvereisten van toepassing behoudens een normale stevigheid (goed schudden volstaat meestal als test). 4.2.2 Schokken De parachute hangt al open onder de ballon bij de start en het opengaan ervan verloopt bijgevolg geleidelijk. Door toename van de atmosferische dichtheid tijdens de afdaling gebeurt ook het afremmen geleidelijk zodat er - afgezien van de landing - geen schokken te verwachten zijn tijdens de vlucht. 4.2.3 Statische druk in de gondola De gondola is niet luchtdicht. Bijgevolg is de druk binnenin de gondola op elk moment gelijk aan de buitendruk. Meer informatie over de druk als functie van de hoogte kan gevonden worden in Bijlage 3. 4.3 THERMISCHE FACTOREN Er worden geen bijzondere maatregelen voorzien om een specifieke thermische omgeving voor de experimenten te garanderen, behoudens de isolatie in Mylar. Voor de vlucht zijn de experimenten dus blootgesteld aan de normale buiten- en binnentemperaturen voor België in die tijd van het jaar (maart/mei). Enige opwarming in de gondola tussen het afsluiten van de gondola en het opstijgen is wel mogelijk omdat de warmte van de functionerende elektronica niet of nauwelijks wordt afgevoerd. Hetzelfde geldt voor de periode tussen de landing en de opening van de gondola door het recovery-team. Temperaturen in de gondola en daarbuiten tijdens de vlucht zijn te vinden i.b.v. de hoogte in Bijlage 3.

16

4.4 ZUIVERHEID EN CONTAMINATIE De payload integratie gebeurt niet in 'clean room'. Gewone temperaturen, luchtvochtigheid en atmosferische samenstelling zijn van toepassing. Experimenten mogen onder geen enkele voorwaarde stoffen afgeven, noch in de dampkring, noch in de gondola, zonder voorafgaandelijke toelating van de organisatoren. Dat geldt ook voor 'ongevaarlijke' stoffen, en is van toepassing op gassen, vloeistoffen én vaste stoffen. Het gebruik van corrosieve, ontvlambare, explosieve en/of giftige stoffen is niet toegelaten. In geval van twijfel wordt een geldige MSDS (Materials Safety Data Sheet) bezorgd aan de organisatoren. Het gebruik van gassen onder hoge druk wordt afgeraden. 4.5 ELECTROMAGNETISCHE FACTOREN De enige downlink vanuit de gondola tijdens de is vlucht de radiosonde van het KMI. De gebruikte frequentie is beschermd voor meteorologische doeleinden en mag dus niet in experimenten worden gebruikt. De organisatoren werken aan een datacommunicatiesysteem dat op latere vluchten moet toelaten data (positie, fysische parameters aan boord, ...) te downlinken tijdens de vlucht. Deze downlink zal NIET beschikbaar zijn op Asgard-5. Experimenten aan boord die hoge elektrische en/of magnetische velden opwekken zouden andere experimenten kunnen storen. Het is daarom nodig dergelijke velden (of elektrische spanningen) te karakteriseren en deze gegevens op te nemen in de documentatie van het experiment. Indien vereist kan door de organisatoren gevraagd worden de nodige afscherming te voorzien teneinde de goede werking van andere apparatuur aan boord van de gondola te vrijwaren.

17

5. GONDOLA EN PAYLOAD INTERFACES De functionaliteiten van de boordcomputer en de stroomvoorziening worden hier niet besproken. De aansluiting van experimenten op de stroomvoorziening wel, alsook de structuur en opbouw van de experimentenplatforms. 5.1 INLEIDING In dit hoofdstuk worden de vorm en grootte van de gondola behandeld, alsook de interfaces waarmee experimenten in de totale payload worden geïntegreerd.

Afbeelding 7: Gondola binnen en buitenaanzicht De payload wordt in de gondola gebracht d.m.v. een op maat gemaakte adapter. Deze laat toe tot vlak voor het afsluiten van de gondola kleine operaties aan de verschillende experimenten uit te voeren (herstarten, laatste controles, ...). Naast mechanische bevestiging zorgt deze adapter ook voor de aansluiting op de stroomvoorziening.

Afbeelding 8: Payload adapter (Het aantal experimentenplatforms - hier twee - en hun onderlinge afstand varieert naargelang de vlucht en de afmetingen van de geselecteerde experimenten.) 18

5.2 COORDINATENSTELSEL Om communicatie tussen klanten en organisatoren te vergemakkelijken wordt volgend rechtsdraaiend assenstelsel gehanteerd.

Afbeelding 9: Asgard coördinatenstelsel 5.3 DE GONDOLA 5.3.1 Payload volume Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de interne en de externe experimenten. Een intern experiment bevindt zich volledig binnenin de gondola. Een extern experiment bevindt zich op z'n minst deels buiten de gondola. Het kan dan gaan om bvb. een passief biologie-experiment waarbij samples worden bevestigd aan de buitenkant van de gondola om blootgesteld te worden aan de omgevingsfactoren in near-space. Het kan ook gaan om een datalogger waarbij zich bvb. een temperatuursensor aan de buitenkant van de gondola bevindt terwijl een microcontroller in de gondola de data registreert.

Afbeelding 10: Afmetingen (in mm) van de payload adapter 19

Onder payload volume wordt verstaan het beschikbare volume in de payload adapter. Dit slaat dus uitsluitend op interne experimenten of op eventuele interne delen van externe experimenten. In geen enkel geval mag enig onderdeel uit de payload adapter steken. De maximale afmetingen van de payload adapter zijn af te lezen van Afbeelding 10. De hoogte van de compartimenten (zie Afbeelding 8) kan aangepast worden aan de vereisten van elke vlucht (tussen 30 en 210mm maximale totale hoogte). 5.3.2 Payload toegankelijkheid De integratie van de verschillende geselecteerde experimenten in de payload adapter gebeurt onder leiding van SPJ twee dagen voor de lancering. Deze integratie wordt afgesloten met de integratietest die erin bestaat de stroombron aan te sluiten, hetgeen meteen ook alle experimenten van stroom voorziet. De goede werking van elk experiment wordt dan geverifieerd door de betrokken klant, die in overleg met SPJ eventuele problemen opspoort en aanpakt. De dag voor de lancering kan dit werk worden verder gezet indien noodzakelijk. Het integratiewerk eindigt de dag VOOR de vlucht. Op dit moment zijn geen vensters voorzien in de gondola, de organisatoren houden de mogelijkheid open dit op latere vluchten alsnog te voorzien. 5.3.3 Logo's, stickers, ed. Logo's van scholen of insignia die door deelnemers zijn ontworpen in het kader van een geselecteerd experiment kunnen op de gondola (of de rotatievertragende vleugels) worden geplaatst mits ze niet groter zijn dan 10x10cm en tegelijk met de experimentele hardware worden afgeleverd bij de organisatoren.

Afbeelding 11: Logo's van scholen en partners op de gondola van Asgard-1 20

5.4 MECHANISCH INTERFACE 5.4.1 Beschrijving van de gondolastructuur De Asgard-gondola heeft de vorm van een hexagonaal prisma (zie Afbeelding 7). Deze vorm combineert de structurele eenvoud van platte vlakken (gemakkelijke bevestiging van externe sensoren, zonnepanelen enz.) met een maximaal intern volume.

Afbeelding 12: Afmetingen van de gondola (in mm) De wanden van de gondola zijn van 30 mm dik polystyreen (isomo) hetgeen voor een kleine massa (200g) een goede isolatie biedt tegen de extreme koude in de stratosfeer. De isolerende eigenschappen van de gondola worden overigens nog sterk verbeterd door het aanbrengen van een laag Mylar (verkocht als iso-thermisch deken).

Afbeelding 13: Asgard-1 gondola met Mylar bekleding 21

5.4.2 Beschrijving van de experiment-compartimenten Afhankelijk van het aantal experimenten en hun respectievelijke hoogtes kunnen er in de payloadadapter meerdere compartimenten voor experimenten worden voorzien. Er is altijd minimaal één compartiment. De hoogte van elk compartiment is regelbaar. Als er meerdere compartimenten zijn, is het onderste voorbehouden voor de boordcomputer en de batterijen, de andere platforms zijn bedoeld voor experimenten. Het bovenste platform is voorbehouden voor die experimenten welke een connectie naar de buitenkant vereisen. Dat laat toe deze externe connecties te realiseren vlak voordat de gondola wordt afgesloten. Bij de bevestiging van experimenten op de payload-adapter zal rekening gehouden worden met volgende factoren: • de payload-adapter moet vlot in de gondola glijden • de experimenten moeten voordien vlot toegankelijk zijn. 5.5 ELECTRISCH EN RADIO-ELECTRISCH INTERFACE De Belgische wetgeving laat niet toe dat radio-amateurs onbemande zendstations gebruiken tenzij mits speciale vergunning van het BIPT. De klant die een radiozender wenst te gebruiken in zijn experiment dient de organisatoren kopij van de BIPT-toelating te bezorgen. Experimenten die geen eigen stroombron hebben krijgen 6V DC ter beschikking op hun experimentenplatform. Aansluiting gebeurt via een 2-pin header en dito kabel (zie Afbeelding 14). De kabellengte bedraagt 50cm.

Afbeelding 14: Elektrisch interface 5.5.1 Electrische functies Het boordcomputer-platform bevat een stroombron ten behoeve van de experimenten. De karakteristieken van de nominale stroombron (variaties zijn mogelijk) zijn gegeven in Tabel 4. Batterijtype Aantal Nominale spanning Werkingstemperatuur Massa Max stroom Max inverse stroom Inwendige weerstand Capaciteit

AA Lithium/Ijzerdisulfide (Li/FeS2) 4 4x1,5V -40°C tot +60°C 4x14,5g 2,0A (continu) 2µA 100-250mΩ 4x3000mAh

Tabel 4: Eigenschappen van de nominale stroombron voor experimenten 22

Elk experiment dat stroom afneemt van deze bron dient vooraf voldoende gekarakteriseerd te zijn wat stroomverbruik betreft. De organisatoren zullen nl. elke aftakking beveiligen met een snelle zekering en een diode (= beveiliging tegen stroomomkering) teneinde de stroomvoorziening naar alle experimenten te kunnen garanderen, zelfs in het geval een experiment kortsluiting zou veroorzaken. Opmerking1: Het is toegelaten een experiment uit te rusten met een eigen stroombron. In dat geval moet de batterij in staat zijn het experiment minimum 3 uur continu van stroom te voorzien! Opmerking2: Voor de veiligheid moeten alle stroomdraden geïsoleerd zijn.

23

6. EXPERIMENT ONTWERP EN CONTROLEVEREISTEN 6.1 INLEIDING Dit hoofdstuk behandelt de beperkingen en richtlijnen waaraan elk projectvoorstel moet voldoen om in aanmerking te komen voor selectie. De omstandigheden (druk, temperatuur, luchtvochtigheid, ...) in de gondola worden gemeten, maar worden niet bijgestuurd tijdens de vlucht. Elk intern experiment (of intern onderdeel van een 'extern experiment') staat blootgesteld aan dezelfde omstandigheden. Elk experimentvoorstel komt in aanmerking (alle technische en wetenschappelijke disciplines) mits het voldoet aan de vereisten en beperkingen die in deze handleiding staan vermeld. Veiligheidsaspecten: • Een experiment dient steeds zo ontworpen te zijn dat de ballonvlucht er niet door beïnvloedt kan worden, zelfs als worst-case scenario. Elke klant is verantwoordelijk voor de schade die zijn/haar experiment aan andere uitrusting (van de organisatoren of van andere klanten) toebrengt. • De organisatoren kunnen niet aansprakelijk gesteld worden in geval van verlies van of schade aan de gondola en/of haar inhoud. • Indien een experiment wijzigingen aan de payload adapter vereist, dient zulks in het projectvoorstel expliciet vermeld te staan. De organisatoren beslissen over eventuele uitvoering van de gevraagde wijziging. • Experimenten zullen voor de vlucht altijd uitgeschakeld zijn (Power OFF). De stroom wordt slechts aangezet in het PPB en op vraag van de organisatoren. • Indien een experiment onderdelen bevat die voor de vlucht verwijderd moeten worden zijn deze zeer goed bereikbaar en rood van kleur. 6.2 KWALITEITSZORG Teneinde ervoor te zorgen dat de vluchtcampagne vlot verloopt en dat experimenten in optimale omstandigheden kunnen functioneren is het nodig dat klanten en organisatoren voldoende en voldoende concreet communiceren. Een aantal onderwerpen moeten daarbij absoluut aan bod komen en zijn daarom vervat in de 'Formele experimentbeschrijving' p4. • Projectvoorstel (formulier in bijlage 5); • Definitief ontwerp (na de ontwerp- en testfase); • Testplan en Testrapport; • Beschrijving van het verloop van het experiment tijdens de vlucht; Extra informatie kan vereist zijn in bepaalde gevallen: 'materials safety sheets' voor potentieel gevaarlijke stoffen, 'data sheets' voor componenten waaraan men twijfelt, ... De gevraagde documenten dienen ingeleverd én door de organisatoren goedgekeurd te zijn vooraleer een experiment in de payload adapter kan worden gemonteerd.

24

6.3 INTERFACE CONTROLES 6.3.1 Voorafgaand aan de lanceercampagne De lanceercampagne op de campus van het KMI is erg kort, hooguit een tweetal uren. De integratie van de payload en de tests die daarop volgen en die de volledige payload kwalificeren voor de vlucht gebeuren vooraf. Deze tests omvatten o.a. Mechanische inpassing: Alle experimenten worden in de payload adapter gepast om na te gaan of het geheel wel degelijk integreerbaar is. Dat houdt o.a. in dat wordt nagekeken of de externe afmetingen kloppen met de opgegeven informatie en of de vereiste contactpunten aanwezig zijn. Daarnaast is er ook aandacht voor de zichtbaarheid van LED's, toegankelijkheid van evt. te verwijderen onderdelen, enz. Electrische aspecten: Hierbij wordt nagegaan of stroomkabels aansluitbaar zijn, of de maximaal opgegeven stroomwaarde niet wordt overschreden, enz. 6.4 DELEN VAN GEGEVENS De organisatoren stellen na de vlucht alle gegevens over druk, temperatuur en positie die zij hebben verzameld tijdens de vlucht ter beschikking van elke klant. Omgekeerd wordt van de klanten verwacht dat zij hun informatie ter beschikking stellen van de organisatoren. Bij eventuele publicatie van resultaten geven alle partijen (klanten en organisatoren) krediet waar gepast. Indien deelname aan het Asgard-ballonprogramma zou leiden tot publicatie van een paper zullen Roeland Van Malderen (KMI) en Erik de Schrijver (Sint-Pieterscollege Jette) als coauteurs bij de publicatie worden betrokken. 6.5 KWALIFICATIEPROGRAMMA Experimenten worden pas opgeleverd na grondig testen. 6.5.1 Ontwerpfilosofie Het is aan te bevelen vroeg in het project (en als integraal deel van de ontwerpfase) een testversie van de hardware te ontwikkelen en daar alle tests op uit te voeren om te bepalen of en welke aanpassingen er vereist zijn, alvorens de eigenlijke 'flight hardware' te bouwen. Voor oplevering wordt dan ook deze hardware nog aan de relevante tests onderworpen. Deze benadering levert goede kennis op van potentiële problemen zodat eventuele moeilijkheden tijdens de voorbereiding van de lancering snel en adequaat kunnen aangepakt worden. 6.5.2 Testfilosofie Volgende tests/metingen behoren tot het uit te voeren minimumpakket: • Fysische eigenschappen (afmetingen, massa); • Elektrische eigenschappen (plaatsing connector & LED, min-max. spanning, stroomverbruik); • Vacuumtest: laat het experiment werken gedurende 1 uur in middelhoog vacuum (max 100hPa) • Thermische-vacuum tests en cyclisch opwarmen/afkoelen (enkel voor temperatuurgevoelige en/of delicate experimenten);

25

6.6 DE KALENDER Projectvoorstel ingediend Evaluatie ingediende projecten + selectie Ontwerpfase + testen Definitief ontwerp ingediend Bouwfase flight hardware Testen flight hardware Definitief bouwplan ingediend Testplan en rapport ingediend Oplevering hardware Lanceercampagne Asgard-5 ballonvlucht

11 november 2014 13 november 2014 31 januari 2015 15 februari 2015 1 maart 2015 7 april 2015 12 april 2015 12 april 2015 13 april 2015 21-24 april 2015 23 april 2015

Tabel 5: De kalender 6.7 OPLEVERING EN AANVAARDING VAN EXPERIMENTEN De aanvaarding van een experiment verloopt als volgt: • De flight hardware wordt opgeleverd; • De overeenkomst tussen het definitief bouwplan en de hardware wordt nagekeken (door de organisatoren); • Plaatsing van de connectoren, LED, schakelaar en contactpunten wordt nagekeken; • Algemene inspectie van het experiment; • Indien alles OK is, aanvaarding van het experiment;

26

7. DE LANCEERCAMPAGNE Aankomst in Brussel van de deelnemende teams + check-in hotel Kennismaking en avondmaal PPT-Presentatie experimenten door de teams in het Planetarium Integratie payload + testen (Planetarium) Lancering Ophalen van de gondola/Bezoek Sterrenwacht PPT-Presentatie 'eerste resultaten' Bezoek Sint-Pieterscollege + maaltijd

Dinsdag 21/4/2015 Dinsdag 21/4/2015 Woensdagvoormiddag 22/4/2015 Woensdagnamiddag 22/4/2015 Donderdagvoormiddag 23/4/2015 Donderdagnamiddag 23/4/2015 Vrijdagvoormiddag 24/4/2015 Vrijdagnamiddag 24/4/2015

Tabel 6. Verloop van de lanceercampagne Vertrek a/h hotel naar de campus van het KMI Aankomst KMI, verwelkoming Payload klaarmaken Lancering Ballon barst Gondola landt Gondola ophalen Planetarium (TBC): demonteren v/d experimenten Uitlezen van de meetgegevens

8u 9u 10u 11u ~12u30 ~13u20 ??? ??? Avond

Tabel 7. Verloop van de lancering op 23/4/2015

27

8. DE LANCEERSITE Op de lanceersite heeft het personeel van het KMI volle zeggenschap over alle aspecten van de lancering. De boordcomputer in de gondola wordt door de organisatoren opgestart waardoor ook alle experimenten stroom krijgen. De klanten krijgen een laatste kans de goede werking van hun experiment te verifiëren. Daarna wordt de gondola afgesloten en overgedragen aan het personeel van het KMI dat vanaf dan instaat voor het verdere verloop van de lancering. 8.1 UKKEL 8.1.1 Inleiding De goede werking van elk experiment in de geïntegreerde payload is geverifieerd daags voor de lancering. Ter plaatse wordt nog enkel ingegrepen in noodgevallen.

²

x

o

Afbeelding 15: De campus van het KMI-IRM met de lanceersite (x) en het 'PPB-Payload Preparation Building' (o) 8.1.2 De payload klaarmaken Experimenten worden kant en klaar afgeleverd, met een aansluiting voor de stroomvoorziening (2 pin header, zie pg 22) én een ON/OFF schakelaar waarmee het experiment kan geactiveerd worden op de lanceersite, kort voordat de gondola wordt afgesloten. Het is aan te bevelen een LED in te bouwen zodat de visu kan vastgesteld worden op het experiment wel degelijk gestart is. Deze laatste voorbereidingen gebeuren op de lanceersite in een ruimte van het PPB waar tafels en elektrische stroom voorhanden zijn. 28

O

Afbeelding 16: PPB- Payload Preparation Building 8.1.3 Geografische locatie van de lanceersite. De lanceersite is de campus van het KMI te Ukkel (Brussel). Launch site characteristics Plaatsnaam Ukkel, Brussel Breedte 50° 47' 53"NB Lengte 4° 21' 27" OL Tabel 8: Locatie van de lanceersite De plaatselijke tijd is normaal GMT(Greenwich Mean Time) +1u. Vanaf de laatste zondag van maart tot in oktober geldt de Centraal-Europese Zomertijd, d.i. GMT +2u Weersomstandigheden De atmosferische omstandigheden op de lanceersite zijn als volgt: • De luchttemperatuur varieert tussen 5 en 30°C (maart/mei); • De luchtvochtigheid varieert tussen 20 en 100%. Communicatie Er is geen draadloos internet voorhanden op de lanceersite. (TBC) Elektrische stroom Elektrische stroom is voorhanden bij de payload: 230V/400V - 50 Hz). 8.1.4 De lanceercampagne Normaal krijgt elke klant de kans om de goede werking van zijn/haar eigen experiment te verifiëren voordat de gondola wordt afgesloten. Indien de klant de lancering niet kan bijwonen kunnen de organisatoren deze taak overnemen, mits vooraf door de klant duidelijke instructies zijn doorgegeven.

29

8.1.5 Beleid van vluchtoperaties Alle aanwezigen bij de lancering dienen zich te houden aan de veiligheidsinstructies van het lanceerteam: • Het is verboden te roken op de campus van het KMI; • De gondola wordt afgesloten voordat ze aan de ballon wordt bevestigd. Eenmaal afgesloten wordt de gondola niet meer geopend voor de lancering; • De ballon wordt gevuld, behandeld en gelanceerd door personeel van het KMI; Elke activiteit die een mogelijk risico inhoudt dient uiterlijk 2 weken vooraf aan de organisatoren meegedeeld zodat aangepast maatregelen kunnen genomen worden om de veiligheid te verzekeren.

30

Bijlage 1 Externe experimenten kunnen bevestigd worden op de zijwanden, boven- of onderkant van de gondola, naargelang het doel van het experiment. Verbinding van externe delen met interne vereist het doorboren van de gondolawand en het aansluiten van kabels. Het is aan te bevelen de connecties te maken met two-pin headers.

Afbeelding 17: De gondola van Asgard-1

31

Bijlage 2 Het onderste segment van de payload adapter is voorbehouden aan de boordcomputer en de batterijen. Andere segmenten zijn bestemd voor de experimenten waarbij de totale hoogte van de payload adapter niet groter mag zijn dan 210 mm.

Afbeelding 18: De payload adapter

32

Bijlage 3 Deze bijlage geeft de temperatuur, druk- en andere gegevens die in de gondola en daarbuiten werden geregistreerd tijdens de eerste vlucht (Asgard-1) op donderdag 21 april 2011. Gelanceerd te Ukkel, campus van het KMI, geland nabij Valenciennes, Frankrijk. Max. hoogte: 32200m.

1200

Luchtdruk (hPa)

1000

800

600

400

200

0 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Hoogte (m)

Afbeelding 19: Luchtdruk (binnen = buiten de gondola) i.f.v. de hoogte 20 10

Temperatuur (°C)

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Hoogte (m)

Afbeelding 20: Temperatuur buiten de gondola Temperatuur 40 30 20 Temperatuur (°C)

10 0 -10

Gondola Buiten

-20 -30 -40 -50 -60 -70 0

5000

10000 15000 20000 25000 30000 35000 Hoogte (m)

Afbeelding 21: Temperatuurvergelijking binnen/buiten de gondola

33

Horizontale snelheid 35000 30000

Hoogte (m)

25000 20000 15000 10000 5000 0 0

5

10

15

20

25

30

Snelheid (m/s)

Afbeelding 22: Horizontale snelheid i.b.v. de hoogte Luchtvochtigheid in de gondola en erbuiten 100 Luchtvochtigheid (%)

90 80 70 60 Gondola Buiten

50 40 30 20 10 0 0

5000

10000 15000 20000 25000 Hoogte (m)

Afbeelding 23: Luchtvochtigheid binnen en buiten de gondola

34

Bijlage 4 Deze bijlage geeft ter informatie vluchtgegevens weer van andere ballonvluchten of theoretische gegevens Stijgen 12

Snelheid (m/s)

10 8 6 4 2 0 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Hoogte (m)

Afbeelding 24: Stijgsnelheid als functie van de hoogte Afdalen 0 -10 Snelheid (m/s)

-20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 30000

25000

20000

15000

10000

5000

0

Hoogte (m)

Afbeelding 25 : Daalsnelheid als functie van de hoogte

9,82

Valversnelling (m/s²)

9,80 9,78 9,76 9,74 9,72 9,70 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Hoogte (m)

Afbeelding 26: Valversnelling (theoretische waarden)

35

36