CanSat Wettbewerb 2015: Eine Woche noch bis zum Start der Raketen

 

Seit unserem letzten Bericht haben wir alles Wichtige fertiggestellt und sind bereit für den Start.

Ein kleiner Rückblick: Wir hatten die Grundstruktur des Satelliten festgelegt. Zu diesem Zeitpunkt waren schon zwei Drucksensoren, drei Temperatursensoren, ein Lichtsensor, ein Beschleunigungssensor, einen Summer alle passiven Bauelemente (Kondensatoren und elektrischen Widerstände) eingebaut und verlötet, sowie die selbstgebaute Antenne erstellt worden. Möglichste mehrere Sensoren sollten verwendet werden, um genauere Messungen zu gewährleisten und fehlerhafte Messungen ausschließen zu können.

In der Zwischenzeit haben wir noch einen Staubsensor, einen GPS-Sensor und einen Akku, und einen Ein/Aus Schalter eingebaut, und dem ganzen Satelliten ein Gehäuse gefertigt. Hinzu kommt der Fallschirm und zwei Programme, einmal eines im Satelliten zum Auslesen der Daten, und eines für die Bodenstation zur Verarbeitung und Visualisierung der gemessen Daten und Werte.

Der Bau eines Fallschirms schien uns zunächst nicht allzu schwierig zu sein.

Unser Betreuer Herr Meyer, nicht nur Informatik- sondern auch Physiklehrer bot sogar an, verschiedene Modelle von Fallschirmen im Physik-Unterricht zu testen. Dazu ließen wir verschieden geformte Plastiktüten-Fallschirme mit entsprechenden Gewichten vom Schuldach fallen, maßen Dauer des Falls, und beobachteten die Flugstabilität. Am Ende entschieden wir uns für ein halbkugelförmiges Modell. Unser erster Fallschirm erwies sich leider als nicht stabil genug. Die per Hand vernähten Bänder würden niemals die beim Fall aus 1,5km Höhe erwarteten Kräfte von 1000N aushalten. Also bauten wir eine kompaktere Version, diesmal professioneller und mit einer Nähmaschine. Diese testeten wir ebenfalls vom Schuldach aus.

Mit dem GPS-Sensor hatten wir in den ersten Anläufen ebenfalls keinen Erfolg, haben aber mit der Zeit es geschafft, erfolgreich die richtigen Werte zu empfangen. So bauten wir ihn zunächst innerhalb des Satelliten ein, was nicht klappte, da seine Antenne nur sehr schwach ist und direkten Sichtkontakt zum Himmel benötigt. So befestigten wir ihn schließlich am oberen Deckel der Dose.

Zudem gab es Schwierigkeiten mit dem Auslesen der vom GPS Modul gesendeten Informationen. Dies erfolgt über eine serielle Schnittstelle. Wir mussten uns zunächst in die Funktion und Programmierung serieller Schnittstellen, sowie die Ver- und Bearbeitung von Strings (Zeichenketten) einarbeiten. Die Schwierigkeit davon hatten wir unterschätzt.

Die Messung der Feinstaubbelastung war unser sekundäres Ziel, konnte aber leider nicht wie geplant erreicht werden. Der Messvorgang unseres benutzten Sensors erfordert mehr Rechenleistung als der Atmega2560 Microcontroller aufbringen kann. Die LED im Sensor muss mit einer bestimmten Frequenz pulsieren und die Messung mindestens alle 10 Millisekunden erfolgen. Die große Menge an gewonnenen Daten müsste intern abgespeichert werden, da der Transceiver nicht in dieser Geschwindigkeit an die Bodenstation senden kann. Zur Realisierung der Pulsfrequenz hätten wir zwar einen externen Oszillator bauen können, hierzu fehlte uns allerdings die Zeit. So liefert unser Sensor mit falscher Frequenz und nur wenigen Messungen pro Sekunde lediglich unpassende Werte und wir konnten unser Ziel nicht erreichen.

Trotzdem ist das finale Programm des CanSats nun fertig. Es liest nacheinander die Werte aller Sensoren aus und sendet diese an die Bodenstation. Darüber hinaus testet es fortwährend, ob der Raketenstart stattgefunden hat (starke Veränderung der Beschleunigungswerte) und wann der Satellit wieder den Boden erreicht hat (Luftdruckwerte sind wieder annähernd wie zur Ausgangssituation). Denn dann soll ein akustisches Piepsignal zur Erleichterung der Bergung der Dose ertönen.

Mithilfe des Programms zum Auslesen konnten wir nun auch alle Sensoren testen. Beispielsweise testen wir die Temperatursensoren mithilfe eines Föhns, den wir auf unsere und, zum Vergleich, auf andere Thermometer ausrichteten. So überprüften wir die Genauigkeit unserer Sensoren.

Unsere neuste Errungenschaft ist schließlich die Fertigstellung des Gehäuses für den CanSat. Aufgrund von mangelnder Stabilität verwarfen wir unsere ursprüngliche Idee, eine Bierdose zu verwenden, und zogen dafür eine Würstchenkonservenbüchse in Betracht. Diese besitzt eine wesentlich dickere Metallwandung, ist immer noch gut zu bearbeiten, dafür aber stabiler.

Mithilfe einer Dremel schnitten wir unser Gehäuse in Form und gaben ihm einen neuen (weißen) Anstrich. Zum Schluss wurde noch unser Logo mittels Decal Folie auf die Dose übertragen.

Die Zusammenarbeit nach den Ferien hat uns viel Kraft und Nerven gekostet. Am Anfang des sehr kurzen Schuljahres war die Arbeit am Satelliten noch entspannt, doch das kurze erste Halbjahr in unserem letzten Schuljahr wurde schnell stressig, auch ohne den Satelliten. Wir sind bestimmt nicht das einzige Team, welches im Endspurt des CanSat Wettbewerb mit dem Schulstress fertig werden muss, doch ist das nur ein schwacher Trost. So mussten wir schon sehr früh uns auf Klausuren, Hausaufgaben und Referate vorbereiten und diese mit CanSat und unseren privaten Verpflichtungen vereinbaren. Zum Glück hat uns unser Betreuer und Lehrer Herr Meyer sehr geholfen, indem er einen Teil der Arbeit als Klausuren-Ersatz für den Informatik-Kurs ansah und einigen von uns dadurch die Klausur ersparte.

Zu allem Unglück jedoch funktionierte unser Satellit plötzlich nicht mehr, und das ohne einen offensichtlichen Grund, gerade in der Endphase unserer Arbeit. Es dauerte etwa eine Woche und einen Besuch beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt bis wir feststellen konnten, dass unser Transceiver (im CanSat) die Ursache war der Fehlfunktion war, er war defekt und übermittelte keine Daten mehr. Glücklicherweise konnten wir ihn dann durch einen neuen ersetzen.

Soweit funktioniert jetzt also alles. Wir können nur noch auf den Start warten und das Beste für unseren Satelliten hoffen.

 

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