Uz pomoć Opštine Vračar

"ISTRAŽIVAČKI RAKETNI CENTAR"

U saradnji sa O.Š. "Sveti Sava" i ARK " Vladimir Komarov"

U okviru Festivala Nauke

Dana 12.04.2011. godine

50 godina nakon prvog leta Jurija Gagarina u svemir

uspešno je lansirao HASB ( High Altitude Stratospheric Balloon)

na visinu od 26.564 m

Baloni za postizanje velikih visina su letelice bez ljudske posade. Obično su ispunjeni gasovima poput vodonika ili helijuma koji su lakši od vazduha. Zahvaljujući tome, oni se polako ali sigurno penju do velikih visina uz istovremeno širenje i povećanje zapremine s obzirom da se okolni pritisak vazduha smanjuje sa visinom. Na kraju, na odredjenoj visini, balon se toliko raširi da eksplodira, a ostatak letelice se na zemlju vraća padobranom. U meteorologiji se češće koristi vodonik koji je zapaljiv ali i dosta jeftiniji od helijuma. Uzimajući u obzir da je uz korišćenje savremenih mera bezbednosti rizik od eksplozije i požara sveden na minimum, utoliko je i korišćenje vodonika ekonomski opravdanije.

Ovakve letelice obično postižu visine izmedju 15 i 40 km. Moderni baloni najčešće su opremljeni elektronskim uredjajima kao što su: radio predajnici, kamere, senzori, navigacioni GPS uredjaji i.t.d. a lansiraju se na visinu koja je "skoro pa svemir" i to u oblast zemljine atmosfere u kojoj gotovo da više i nema vazduha ali koja ipak nije baš toliko visoko da bi se mogli naći na putanji veštačkih satelita.

Savremeni stratosferski balon je najčešće izradjen od latexa, veoma elastičnog materijala koji obezbedjuje balonu da se značajno širi sa povećanjem visine kako opada atmosferski pritisak. Uredjaji i oprema koje balon vuče sa sobom  nalaze se obično u jednoj kutiji koja je obešena o kanap i visi ispod balona. U takvoj jednoj kutiji nalazi se oprema za ispitivanje atmosfere. Skraćeno, kutiju sa ovom opremom nazivamo "sonda", a ovakve balone nazivamo     "meteorološki baloni" i to zbog toga što se koriste za meteorološka ispitivanja.

Ovakve letelice su veoma rasprostranjene s obzirom da su za postizanje pomenutih visina ubedljivo najekonomičnije, a ono što mnogi ne znaju jeste i činjenica da upravo ovakve letelice stoje iza najvećeg broja navodno primećenih NLO-a koje u atmosferi opaze posmatrači sa zemlje ili piloti u vazduhu.

Za postizanje visina većih od 40 km, koriste se sondažne rakete lansirane sa zemlje ili lansirane eventualno sa balona koji ih popenje na dovoljno veliku visinu sa koje zbog manje gustine vazduha i značajno manjeg otpora imaju bolju efikasnost i iskorišćenje pogonske materije pa time i veći plafon leta.

Rakete koje poleću sa balona ne velikim visinama nazivaju se "rockoon" i kao što je već rečeno imaju tu prednost da omogućavaju raketi da sa jednom istom količinom pogonske materije postigne mnogostruko veći domet. Medjutim, "rockoon"-i nemaju široku primenu jer usled vetra ne možemo u dovoljnoj meri kontrolisati koordinatu na koju ćemo uputiti raketu ( ukoliko nam je ta koordinata bitna ).

Za još veće visine, iznad 100 km. koriste se sateliti i nosači satelita.

Ovom prilikom želim da naglasim još jednu stvar, koja je često pitanje kako od strane dece tako i od strane odraslih, a to je na kojoj visini počinje svemir ?

Odgovor na ovo pitanje nije nimalo jednostavan, i zapravo ne postoji jasna granica  iznad koje smo u svemiru. Ukoliko kao granicu postavimo pritisak i odsustvo vazduha, onda je to već na 30 do 40 km. Medjutim, ako kao uslov da smo u svemiru postavimo odsustvo uticaja zemljine privlačne sile, onda ćemo morati da se u zavisnosti od sopstvene mase udaljimo od zemlje i nekoliko desetina hiljada kilometara. Tako na primer, postoje sateliti koji su u orbiti oko zemlje na visini od 200 km. na kojoj ih zemlja naravno i dalje privlači, ali postoji mogućnost da geostacionarni satelit u orbiti oko zemlje bude i na visini od recimo 30.000 km...

Zbog toga, administrativno-uslovno možemo reći da je svemir već na 200km. iznad zemlje, ali bi možda pravilnije bilo reći da svemir počinje na onoj visini sa koje možemo da vidimo našu loptastu planetu i mrak oko sebe....

U svakom slučaju, za potrebe školskih ispitivanja, studentskih projekata i sl. ovakav vid slanja opreme na značajnu visinu ipak je nesumnjivo "najpitomiji", "najjednostavniji" i "najjeftiniji"...

Koristeći se Arhimedovim zakonom i istovremeno pokazujući učenicima da isti ne važi samo u vodi već i u vazduhu, ideja i princip slanja letelice na velike visine je u suštini veoma jednostavna. Uzevši u obzir težinu opreme koju je potrebno podići u vazduh zajedno sa težinom ispumpanog balona, potrebno je da naduvamo balon na toliku zapreminu koja će istisnuti onoliku težinu okolnog vazduha koja je veća ili bar jednaka težini balona i opreme zajedno sa gasom unutar balona. Ukoliko malo razmislimo, očigledno je da ovaj uslov nikada nebi mogli da ispunimo ako bi smo balon istovremeno pumpali gasom koji se već nalazi u okruženju, jer bi istisnuta težina zapremine okolnog gasa uvek bila manja od težine iste te zapremine unutar balona uvećane još i težinom samog balona i opreme. Zbog toga, je neophodno koristiti gas koji je lakši od vazduha tako da ukupna zapreminska težina kompletne letelice bude manja od zapreminske težine okolnog vazduha. ( Slično kao kada napumpan balon potopimo u vodu, voda ga izbacuje napolje, i to utoliko brže ukoliko je razlika u gustinama okolne vode i gasa u balonu veća...)

U praksi, treba voditi računa da ovaj uslov mora da bude ispunjen i na visini na koju želimo da nam balon odleti. Dakle, ako želimo da balon odleti na 30 kilometara visine, moramo uzeti u obzir da sa visinom opada gustina vazduha pa tako i zapreminska težina okolnog gasa, čime opada sila koja balon potiskuje naviše. Ipak, s  obzirom da sa porastom visine opada i pritisak okolnog vazduha, to nam ide u prilog jer se balon iz tog razloga širi i zauzima sve veću zapreminu čime jednim delom nadomešta izgubljeni potisak. Medjutim, samo jednim delom. Tako da brzina penjanja balona sa visinom ipak opada.

U jednom momentu, balon se toliko raširi da eksplodira, i u tom momentu preostali deo naše letelice bez balona vraća sa padobranom nazad. Naš konkretan balon je pre rasprskavanja na visini od 26.564 metra zauzeo prečnik koji je iznosio izmedju 6 i 7 metara jer je izradjen od lateksa. Naime, što je elastičniji to će moći da izdrži i veću razliku u pritiscima, a time i veću visinsku razliku pa će samim tim biti u stanju da postigne i veću visinu. Još jedan paradoks je da će balon otići utoliko više ukoliko u njemu ima manje gasa kojim je napumpan. Ovo naravno ima svoje praktične granice jer sa druge strane postoji neka minimalna količina gasa koja je neophodna da bi balon bio u stanju da se odupre okolnom vazduhu koji ima tendenciju da deformiše i sabije balon na manju zapreminu i time ga spreči da poleti. U idealnom slučaju, balon koji bi mogao da odleti na neograničenu visinu, trebalo bi da bude ispunjen vakumom u okviru izuzetno izdržljive strukture koja pri tome nema nikakvu težinu...

Naša HASB letelica lakša od vazduha sastojala se od meteorološkog balona "Kaysam Industries" ispunjenog sa 4.5m3 helijuma, prečnika oko 2m na startu. Za balon je užetom preko padobrana zakačena sonda koja je izradjena u obliku kutije od stiropora. Unutar ovog kućišta nalazila se sledeća oprema: 1) Beeline 2 meter High Power GPS (Trimble Lassen IQ GPS chipset), 2) Beeline USB Interface , 3) 10 komada Energizer Ultimate Lithium L91 AA baterije , 4) Digitalna kamera Oregon Scientific ATC-2K , 5) SD kartica SanDisk 2GB , Radio odašiljač kao alternativa

Oprema na zemlji obuhvatala je:   Radio stanica Kenwood TM-D710E, Mobilna dual band antena Comet SBB-5, Magnetni držač antene (MagMount) Sirio MAG-125 PL , Koaksialni adapter PL259- N type, GPS navigator Avmap Geosat 5 APRS.

Masa balona bez opreme iznosila je 2.200 grama, dok je težina sonde sa padobranom iznosila oko 1.400 grama. Balon je napumpan na prečnik od oko 2m i to  količinom gasa koja je obezbedjivala potisak od 2kg, , što znači da smo u blizini zemlje imali rezervu potiska od 600 grama u odnosu na težinu sonde od 1400 grama. Taj višak sile potiska je ubrzavao masu balona na gore, počevši od brzine od oko 300 m/min koja se sa visinom smanjivala jer se i višak raspoloživog potiska u osnosu na težinu sonde takodje smanjivao padom gustine vazduha.

Pogledajte opširniji video snimak lansiranja i kompletnog leta HASB:

Na donjem filmu možete pogledati kraći snimak ovog dogadjaja:

Fotografije, izveštaj i još video materijala:

Prema prvobitnom planu, balon je trebalo da bude lansiran u prisustvu većeg broja posmatrača, ispred Hrama Svetog Save na Vračarskom platou u Beogradu. Pozvano je nekoliko TV i novinarskih ekipa, a dogadjaj je već danima pre toga najavljivan u sredstvima javnog informisanja. Na žalost, bez ikakvog obrazloženja, Direktorat Civilnog Vazduhoplovstva je pred samu manifestaciju povukao dozvolu koju nam je pre toga dao. S obzirom da smo se na osnovu ranije dobijene dozvole upravo i upustili u čitav projekat odnosno u troškove koje on sa sobom nosi, našli smo se u vrlo nezgodnoj situaciji da manifestaciju moramo da održimo na drugom mestu u drugo vreme koje nije ni najmanje prigodno za publiku.

Ipak, organizacioni odbor manifestacije je odlučio da se karakter donekle promeni, pa su djaci koji pokazuju najbolje rezultate iz fizike odabrani da se priključe realizaciji projekta sa našom ekipom na terenu.

Udari vetra bili su tog dana prilično jaki tako da je veliko pitanje da li bi ispred Hrama Svetog Save i zaista praktično bilo moguće lansirati letelicu a da pre toga ne udari u neko obližnje drvo ili u sam Hram Svetog Save s obzirom da je u tom pravcu i duvao vetar.

Zbog toga smo i na novoj lokaciji u izmenjenom terminu imali dosta problema da se izborimo sa podivljalim balonom koga je vetar tokom punjenja bacao na sve strane. U jednom momentu cela operacija je bila ugrožena kada se rep balona pocepao tokom punjenja usled jakog vetra.

Problem smo rešili, vezivanjem sonde za drugi kraj balona, jer se ovaj konkretan balon srećom puni sa suprotne strane.

Pred sam start izvršena je provera ispravnosti elektronske opreme,kamere, GPS uredjaja i odašiljača a pozicija balona i bazne stanice je usaglašena.

12:20 , letelica je lansirana. ( U tom momentu imali smo velikih problema jer se izgubio radio signal sa balona tako da je pretilo da balon sa kompletnom opremom ode u nepoznatom pravcu i bude zauvek izgubljen ). Inače, snaga odašiljača je takva da bi prijemnik trebalo da hvata signal i na udaljenosti od 100 km. U praksi ipak, moguće je da balon zadje za brdo i da bez obzira na razdaljinu fizički bude nemoguće da se uhvati njegov signal.

12:50 , HASB se nalazio na visini od 10km iznad Karaburme.

13:30 , Na visini od 26.564 metra iznad Smedereva, HASB je eksplodirao  i počelo je spuštanje.

14:00 , Balon se nalazio u okolini Svilajnca na visini od 3.5km

14:19 , Balon se spustio u okolini Despotovca i pri tom zabeležio i ogroman požar koji je buktao tog dana u Jagodini: