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- Ballonstart 20.9.1997 in Uelzen -

Liebe Leserinnen und Leser, liebe Funkfreunde.

Am 20. September 1997 wurde um 9 Uhr 35 MESZ beim Lessing-Gymnasium in Uelzen (Lüneburger Heide) in Zusammenarbeit mit der AATiS (Arbeitskreis Amateurfunk und Telekommunikation in der Schule) und den Funkamateuren des DARC (Deutscher Amateur Radio Club e.V.) Ortsverband Uelzen, DOK H23, erfolgreich ein Wetterballon mit Amateurfunknutzlast gestartet.


Der Startzeitpunkt war in die große Pause gelegt worden, so daß ca. 80 Schüler und Schülerinnen mit Ihrem Schulleiter den Start verfolgen konnten. Chris, DG5OAC sowie Carsten, DG6OU von der AATiS waren ebenfalls angereist und haben uns beim Start sowie an der Kontrollstation DKØLEG tatkräftig unterstützt.

Die Ballonhülle war über Nacht auf einer Temperatur von ca. 50 Grad gehalten worden. Der Transport der Hülle fand in einer isolierten Tragetasche statt. Damit die empfindliche Latexhaut der Ballonhülle nicht beschädigt wurde, lag eine Decke auf dem nassen Rasen. Ferner hatten die beteiligten Starthelfer alle Latexhandschuhe an, damit das Hautfett die Hülle nicht angreifen konnte.

Füllen der Ballonhülle am Boden.

Er wird größer und größer...

Der 3. "Sender" mit dem Melodie-Chip von Frank, DG3AAH wurde unter meine 80m-Box mit festem Klebeband angebracht. Was das für eine Melodie war, wissen wir immer noch nicht...

Aufkleben des NF-Melodiechip-Moduls unter die 80m-Box

Bevor der Ballon starten konnte, mußten einige Vorbereitungen durchgeführt werden. Solange wurde der Ballon sicher am Boden gehalten....
 

Wer hält den Ballon sicher fest? START!

Die PC-Anlage der Schulstation DKØLEG wurde auf 2 PCs erweitert, Convers und Mitschnitt der Daten in PR und Fonie-Betrieb waren gewährleistet, alles lief auf Hochtouren.
 

Reger Betrieb an der Kontrollstation DKØLEG. Der Peilwagen macht sich auf den Weg.

Funk-AG Leiter, Gerd DL9AM und seine Schüler kümmerten sich um alle notwendigen Dinge und halfen, wo es ging. Es war ein reger Publikumsverkehr während des Fluges in den Räumen des Lessing-Gymnasiums. Unterdessen bereitete sich das Peilteam im PKW auf den Einsatz vor.

Die Koordinaten des Startplatzes:

10 Grad, 33 Min., 56 Sek. östliche Länge,
52 Grad, 58 Min., 16 Sek. nördliche Breite.
QTH-Locator: JO52GX
Höhe des Startplatzes: 37,5m über N.N.


Es hat sehr viele Empfangsberichte und Datei-Zusendungen nach dem Flug sowie Unterstützung beim Peilen und Finden gegeben. Die bundesweite Online-Kommunikation fand wie immer im Packet-Radio-Netz der Funkamateure auf dem Converskanal 55 statt. Die rege Beteiligung im Convers zeigte, das es noch mehreren Stationen Spaß und viele Daten gebracht hat. Da steckte noch eine Menge Arbeit drin...

An dieser Stelle ein Dankeschön an alle, die mitgeholfen haben. Ganz besonders bedanken möchte ich mich bei den Funkfreunden der AATiS, ohne die das Ganze hier sicherlich nicht in dieser Form möglich gewesen wäre. Jens (DL4AAS) und Pico (DF8AK): Danke für Euer Vertrauen und die Mithilfe, die "Kiste" hat prima gespielt!


Pressearbeit: Es gab einen kleinen 1-Spalter als Vorankündigung in der lokalen Zeitung (AZ). Nach dem Flug erschien ein größerer Bericht mit Startfoto und den Meßergebnissen. Am 4.10.1997 waren wir, unser OVV Andreas, DG3OBK und ich zu Gast beim Lokalsender Radio ZUSA (Aussendung terrestrisch und BK im Raum Lüneburg und Uelzen) und haben neben Amateurfunk-Themen über das Ballonprojekt berichtet sowie einen Mitschnitt vorgespielt. Die zahlreichen Einspielungen in der Rubrik SCHULE haben ebenfalls zum Bekanntwerden des Fluges beigetragen.


Bildnachweis: Werner, DCØOV (Videofilm des Starts), Hans-Jürgen, DG8OBF (gescannte Fotos vom Start und des Kontrollzentrums DKØLEG) und von mir, Michael, DF2OK (Nahaufnahmen der Nutzlasten, Diagramme der Ballonwerkstatt von Andi, DK2GS, Ballonfüllen).


Der Flugbericht:

Es war ein Bilderbuchstart bei Null Wind am Boden und einem schönen schichtwolkenreichen Himmel mit Sonne. Gerd, DL9AM blies beim langsamen Auflassen der einzelnen Bestandteile in sein Jagdhorn (was bei den Schülern sehr gut ankam) und der Mann von der Lokalzeitung schoß seine Fotos. Gerd erklärte noch einige Dinge mit dem Megaphon und unser Landtagsmitglied Herr Voigtländer hielt mit mir den Rest der Leine fest. Countdown und los gings!

Langsam, fast senkrecht stieg das Gespann nach oben. Ab ca. 300m erfaßte das Gefährt ganz guter Seitenwind. Die Zuckerrübenkampagne ist bei uns in vollem Gange und der Dampf des Schornsteins ist in dieser Jahreszeit ein prima Indikator für unsere Winde.

Der Flug an sich verlief ohne weitere Probleme. Die folgende Grafik verdeutlicht die Flugbahn.

GPS-Datenauswertung der Bahnspur

Die Box hat in dem Bereich der größten Flughöhe eine Kurve nördlich über Magdeburg gedreht.

Kreisen nördlich Magdeburg

Unser Suchtrupp mit der automatischen 2m-Peilanlage (Konstruktion von Günther, DK8OH und Michael, DF5OQ) sowie Frank, DG3AAH im 2. Fahrzeug waren schon durch Zuhören und Peilen auf der Fährte der Box. Wie mir die drei nachher erzählten, war die ganze Aktion recht spannend!

Die Box war, wie Oliver, DG6BCE bereits im Convers angegeben hatte, südlich von ZERBST nordwestlich von Dessau in der Nähe der Ortschaft BIAS auf einem staubtrockenen (hust) Acker niedergegangen. Das Signal konnte erst 1 km vorher geortet werden. Mit einem Handpeiler wurde dann quer übern Acker in Richtung eines Treckers gepeilt. Soweit ok, dann muß der wohl da irgendwo sein. Die drei sind dann weitergegangen und haben gepeilt. Das Signal veränderte seine Richtung! Und zwar genau synchron mit der des Treckers. Der Landwirt hatte die ganzen Dinge auf seinem Acker gefunden, Ballon und Fallschirm abgetrennt, die 2m-Antenne um die Box gewickelt (daher das schwache Signal), die beiden Drahte der 80m-Box auf eine verträgliche Länge gekürzt und auf seinen Trecker gepackt.

Er wollte die Sachen, so wie es auf dem Aufkleber stand, einschicken. Unsere Peiler haben die Box mitgenommen, dem Landwirt entsprechenden Finderlohn gegeben und sind wieder zu den Fahrzeugen gegangen. Somit war das zur Zufriedenheit aller geklärt. Die 2m-Box wurde nochmal aktiviert, um die Koordinaten des Landepunktes zu haben:

QTH-Locator: JO61BV
12 Grad, 04 Sek. 16 Min. östlicher Länge
51 Grad, 53 Sek. 35 Min. nördlicher Breite

Das ist ca. 400m vom eigentlichen Landeplatz entfernt. Unsere Jungs wollten nun nicht nochmal übern staubigen Acker stiefeln. Ich denke, die Boxen sind wieder hier und alles ist prima verlaufen.

Die Umschaltung ab 4500m abwärts auf die Ausgabe der reinen Minuten- und Sekundenwerte sowie der Höhe hat sich sicher bewährt. Ich konnte im Convers gar nicht so schnell eingeben, wie die Daten flossen. Wer allerdings vorher die Gradzahlen nicht mitbekommen hat, hatte dann Probleme. Wäre (was nun nicht passiert ist) der TX ausgefallen, so hätten wir jedenfalls mehr feinere Abstufungen bei den Daten gehabt. Das Finden wird leichter.


Hier einige Eckdaten des Fluges:

Start: 9 Uhr 35 Min., Aufstiegszeit 2 Std. 9 Min., Abstiegszeit 35 Min.
Die Gesamtflugzeit betrug 2 Stunden und 44 Minuten bei einer zurückgelegten
Entfernung von rund 160 km.

Die maximal erreichte Höhe betrug laut GPS-Daten 29.756m. Vor dem Platzen erreicht die Ballonhülle einen Durchmesser von ca. 10m. Bis zu einer Höhe von ca. 12 km abwärts gab es einen "freien Fall". Der Grund ist er fehlende Luftwiderstand für den Fallschirm. Danach gings fallschirmgebremst abwärts.

Der kleine Kurzwellensender mit 3,3 mW war bis zu einer Höhe von ca. 7000m einwandfrei zu lesen, bei ca. 8000m war nichts mehr zu hören. Der akustische Meldoiesender (Grußkartenchip in KB-Filmdose) spielte, wie alle Sender, ebenfalls noch nach der Landung.

Die Innentemperatur der Meßbox hatte einen Maximalwert von plus 23 Grad C, (Startplatz)
und einen Minimalwert von minus 10,9 Grad C.

Die Außentemperatur sank von maximal Plus 14,9 Grad Celsius (Startplatz)
auf einen Wert von Minus 67,2 Grad C.

Diagramm Temperatur Innen und Außen, Druckverlauf

Es wurde eine Temperatur-Inversionsschicht durchflogen. Die Auswertung zeigt sehr deutlich, wie sich zeitversetzt und langsam die Innentemperatur der Box der Außentemperatur im Verlauf angleicht.

Die Anzahl der gezählten radioaktiven Impulse reichte von 4 (Boden) bis zu 154 Impulsen pro Minute
mit starken Schwankungen ab mittleren Höhen.

Diagramm Temperatur Außen, Strahlung und Druckverlauf

Bemerkenswert ist hier, das die Strahlung trotz zunehmender Höhe mit dem Ansteig der Außentemperatur wieder abnimmt!

Die relative Feuchte schwankte zwischen 2,6 % ( in 30 km Höhe) und einem Wert von 91,9 %
in den oberen Luftschichten, am Boden waren es ca. 45 %.


Zur Ballontechnik:

Die Box wurde von Jens, DL4AAS, mit Hilfe vom Pico, DF8AK (beide Funkfreunde stammen aus Salzgitter) gebaut. Es wir der 3. Flug dieser Nutzlast. Jens hatte einige Veränderungen vorgenommen. Seit der etwas harten Landung bei Brockhöfe/Wriedel im Landkreis Uelzen ist das Gehäuse neu konstruiert worden.

GPS-Box, Innenansicht

Das Grundmaterial besteht aus 2 Dämmplatten unterschiedlicher Stärke. Die dünnere Platte dient als Deckel; in die dickere sind der GPS-Empfänger, der 2m-Sender, die Vaisala-Sonde, die Strahlenmeßschaltung, die Stromversorgung sowie die TNC-Platine mit der Sprachausgabe in fließendem Text untergebracht. Sie können eine gepackte Datei mit der Sprachausgabe (ca. 110 KB)
auf Ihren Rechner laden. Es handelt sich um ein *.WAV-File, welches auf ein Mindestmaß an Information gekürzt wurde, um ein Sprachbeispiel zu geben.

Die Box wurde optisch absolut auffällig gestaltet: Sie wurde mit knallgelber, glänzender Kunststoffolie beklebt sowie mit passenden Adressaufklebern versehen.

Da die Wettersonde erst ab 9-10V Betriebsspannung einwandfreie Ergebnisse bringt, jedoch der Rest der Schaltung bis herrunter auf 6V funtioniert, hat Jens statt 9 nur 8 Babyzellen als Hauptversorgung drin. Mit 3 Mignonzellen in Reihe für die Spannungsüberhöhung zur Versorgung der Vaisala-Box wurde Gewicht gespart bzw. mehr Effizienz für die Wettersonde erreicht.

Eine spezielle Reset-Schaltung sorgte dafür, das ein interner "Flugzeittimer" lief. Allerdings war bis zum Einrichten und Abheben eine gewisse Zeit verstrichen, so das die Netto-Flugzeit etwas kürzer ausfällt.

Neu war eine Modifikation in der Software, die in einem "Brainstorming" hier nach der letzten Neustadt-Mission ausgetüftelt wurde:

Stieg der Ballon, wurde das Durchfliegen der Höhe von 5000m intern vermerkt. Die Datenausgabe Sprache/PR blieb wie gehabt. Sank die Nutzlast unter eine Höhe von 4500m, wurde die Datenausgabe auf reine geografische Daten umgestellt! Es wurde ca. alle 15 Sekunden ein voller Datensatz ausgegeben. Das hätte bei einem Ausfall der Sender die Auffindgenauigkeit erhöht.

Ferner würde, wenn 20 Min. keine GPS-Daten empfangen werden, der GPS-RX abgeschaltet. Somit bleibt mehr Batteriekapazität für den Rest der Schaltung übrig.

GPS-Empfänger in der Box

Auf der Frequenz 145.200 MHz wurden wieder Telemetriedaten (Druck, Feuchte, Temperaturen, Radioaktivität) sowie die Positionsangaben (Längen- und Breitengrad, Höhe) des GPS-Empfängers in Packet-Radio (1200 Baud) und FM-Sprachausgabe ausgesendet.

Hier einige PR-Datenzeilen als Beispiel:

PR-Ausgabe des GPS-Ballons DF0AIS
DF0AIS>NMEA ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:22:31
$GPGGA,082226.64,5233.451,N,00930.115,E,1,04,1.67,1424,M,47,M,,*6E
DF0AIS>NMEA ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:22:32
$GPVTG,037.8,T,038.1,M,32.341,N,59.896,K*44
DF0AIS>VCPX ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:22:32
$VCAPX,11,0225,0,1,02DA,0A3C,0612,19C7,0943,0EDF,0003*71
DF0AIS>TLMCAP ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:11
01D3xT 02DAx1 0A3Bx2 05F5x3 19C6x4 0933x5 0ED8x6 0000r2
DF0AIS>VCP ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:49
Aussentemp.: 9 Grad Celsius  Innentemp.: 16 Grad Celsius
DF0AIS>VCP ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:49
rel. Feuchte: 0%  Strahlung: 4 Imp./min
DF0AIS>GPS ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:31
Phase 287  Zeit 8 min 08 sec  GPS-Daten um 8:21:24  Status: 1
DF0AIS>GPS ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:32
Position: 52:33,050N  9:29,559E  Loc: JO42RN  Hoehe: 1232m (max. 1232m)
DF0AIS>GPS ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:32
Richtung: 40 Grad (wirkl. Nordpol)  Geschw. 56,1 km/h
DF0AIS>GPS ctl UI^ pid F0 - 21.06.97 09:21:33
GPS-Status: 1 Anz. Satelliten: 4 Geometrischer Fehler: 1,70

Eine GPS-Zeile, die wichtige Positionsdaten enthält, sei hier vom Oliver, DG6BCE erklärt:

$GPGGA,091128.64,5258.757,N,01015.018,E,1,04,1.83,7614,M,46,M,,*66

Diese Zeilen lesen sich wie folgt: $GPGGA: Header, NMEA-Telegrammtyp 091128.64 = 09Uhr 11Min 28.64 Sek 5258.757,N = 52í 58.757' Nord 01015.018,E = 10í 15.018' East (Ost) :-) 7614 => 7614 Meter 46 => Geoid-Differenz 46 entspr. 46m zw. WGS84-Höhe und NN

(Ausschnitt des Conversmitschnittes nach dem Neustadt-Flug, danke Oliver.)

Aus den Frames mit Ziel TLMCAP konnten weitere Daten gewonnen werden:

               fm DF0AIS to TLMCAP ctl UI^ pid F0 [DAMA]
               0063xT 0202x1 0A36x2 05A9x3 18BBx4 0837x5 0B76x6 0000r2

Es war zugeordnet: !      !      !      !      !      !      !      !
                   !      !      !      !      !      !      !      !
Uptime ------------+      !      !      !      !      !      !      !
                          !      !      !      !      !      !      !
Referenz 1 ---------------+      !      !      !      !      !      !
Temperatur innen ----------------+      !      !      !      !      !
Druck ----------------------------------+      !      !      !      !
Referenz 2 ------------------------------------+      !      !      !
Temperatur aussen ------------------------------------+      !      !
relative Feuchte --------------------------------------------+      !
                                                                    !
Impulse/Min --------------------------------------------------------+

NEU bei diesem Flug:                                                                    [ Sprung zur QRP-Leitseite ]

Es wurde ein 80m-QRPp Quarzsender als Notbake für Peilzwecke angehängt. Die Frequenz betrug rund 3.5795 MHz. Zur Orientierung: Das war genau 500 Hz oberhalb der KW-Bake DKØWCY.

80m-Box von außen

Die gemessene Ausgangsleistung von 3,3 mW an 600 Ohm versprach keine Beeinflussungen des Empfangs der Bake. Dieser kleine Sender sollte, falls die 2m-Aussendungen nach der Landung unterbleiben würden, eine Möglichkeit des Peilens auf dem 80m-Band bieten.

Schaltung QRP-TX

Der 80m-Sender wurde mit einer ca. 5m langen Antenne unter die gesamte Nutzlast gehängt und erhielt eine eigene Stromversorgung. (9V-Block-Batterie, ca. 10mA Stromaufnahme während der Tastung). Als elektrisches Gegengewicht hingen noch einmal 5m Litze von der Styroporbox herab. In bebautem Gelände konnte der Sender bis zu 200m weit gepeilt werden. Und das auch dann, wenn die Antennendrähte zusammengerollt auf dem Haufen lagen. Ein Probelauf von mehr als 3 Tagen mit einer Batterie sank die Spannung von 8.2 V nur auf 7.0 Volt herab. Wenn das nicht gereicht hätte, um sie zu peilen...
 
 

80m-Senderplatine
Mehr zu QRP und Selbstbau:
Die QRP-Leitseite.

Der CW-Geber:

Da in der Kürze der Zeit von der Idee zur Umsetzung kein geeigneter CW-Geber (z.B. mit PIC) konstruiert werden konnte, habe ich zu dem kleinen 2-stufigen Transistor-TX eine Tastschaltung entwickelt, die mit einem Fototransistor gekoppelt ist.

Die CW-Zeichen (A1) sehen im zeitlichen Verlauf wie folgt aus:

Gesamte Impulslänge:            1750 mSek.

Tastung ein (on the air):       1054 mSek.
Dunkel: 3 Impulse innerhalb der 1054 mSek.
Hell:  14 Impulse innerhalb der 1054 mSek.
Mittelwerte schwankend, je nach Licht.
Klangbeispiel abgedunkelter Sensor,
Klangbeispiel Sensor in vollem Licht,
Klangbeispiel wechselnde Lichtverhältnisse.

Da der Fototransistor einen Öffnungswinkel von ca. 40 Grad hatte, war die Aussendung je nach Ausrichtung unterschiedlich.

Der kleine Kurzwellensender war bis zu einer Höhe von ca. 7000m einwandfrei zu lesen, bei ca. 8000m war nichts mehr zu hören.

Aufhänung mit Weidezaunmaterial

Die Geräte hingen an einem mit Helium gefüllten Wetterballon. Zusätzlich wurden ein Fallschirm für den sanften Abstieg und ein Radarreflektor zur Überwachung durch die Flugsicherung mitgeführt.

Der NF-Sender:

Frank, DG3AAH hatte sich etwas einfallen lassen, damit die Box nicht so einsam vor sich hinfliegt: In einer durchsichtigen KB-Filmdose hatte er einen Grußkarten-Melodiechip mit einer internen Stromversorgung durch eine Micro-Zelle (1.5V) gebaut. Der Deckel war durchlöchert, alles stoßfest. Mit der Zelle konnte der Chip sicher auch tagelang dudeln und die Käfer im Feld nerven. Aber Spaß beiseite, diese Idee war neben dem 80m- Sender eine weitere Versicherung, falls die Box irgendwie nur akustisch zu peilen wäre. Die Geräuschwahrnehmung ist nachts ja bekanntlich besser als am Tage. Dieser Sender spielte, wie alle anderen Sender auch, ebenfalls noch nach der Landung.

Es wurden 2 Kugel-Wirbellager aus dem Drachenbau ins Leinensystem montiert, so das es wohl keine Verdrehung der Leinen mehr gab. Das Startprinzip mit einem Umlenkring (aus Alu) war ebenfalls vorbereitet, falls beim Start ein stärker Bodenwind wehen würde. Die Außenfühler der Wettersonde (Temperatur + Feuchte) hatten einen kleinen Schutzkäfig aus steifen, isolierten Kupferdrähten erhalten. Das verhinderte zumindest eine vorzeitige Beschädigung vor dem Flug.

Zum Abschluß ein paar Gewichtsangaben:

Das Startgewicht betrug 1646 Gramm, davon entfielen 1278g auf die GPS-Box, 155g auf die 80m-Notbake, 25g auf den Piepser. Der Rest auf den Fallschirm, den Reflektor und die Leinen. Trotz des recht hohen Gewichtes sind wir mit einem Ballon ausgekommen.

73, Michael, DF2OK


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Zuletzt geändert am: 20. Februar 2004