一种聪明的方式来恢复天气气球无线电探空仪,尽管天气预报并没有想象中的那么准确

驾水客 2018-07-24 22:21:34

由气象气球带入高层大气层的气象传感器在返回地球时经常会丢失。作为学士学位项目的一部分,五名EPFL学生在一个系统上工作以恢复这些设备。

每天都有数十个气球传播的无线电探空仪被释放到大气中。他们测量不同海拔高度的温度,大气压力,湿度和风向,然后最终落回地球。在大多数情况下,这种高科技设备永远无法恢复。但是,一组五名EPFL学生,无论是环境科学还是物理学,都可以改变这一切。对于他们的学士学位项目,他们开发了一个系统,可以帮助指导无线电探空仪落地时的轨迹,以便能够找到并重复使用。通过从校园建筑屋顶进行的单次试飞,他们证明了他们的概念的可行性。

无线电探空仪由巨大的充满氦气的气球携带,当它们在空中上升时会膨胀 - 在某些情况下升至30公里的高度 - 直到它们最终爆炸。一旦达到最大高度,连接到机载设备的小型降落伞会自动打开,防止无线电探空仪在降落时造成损坏。

学生们将注意力集中在降落伞上。“我们的系统控制着降落伞暴露的表面区域,将无线电探空仪引向气流,引导它进入可到达的着陆点,”环境科学与工程专业的学生Hugo Cruz说。他的同学Lorenzo Donadio补充说:“主要的是要确保无线电探空仪最终不会出现在山的一侧,湖底或某些人的土地上。”

他们的降落伞系统是完全自动化的,由学生自己编写的计算机代码运行。一旦无线电探空仪开始下降,它就会被触发:一个小型电动机释放降落伞绳索并将它们卷回来控制下降速度。因此,无线电探空仪可以被导航到气流,该气流将使其沿所需方向。该系统使用最新的天气数据以及相对于参考点每30秒刷新一次的GPS坐标。跟踪设备用于精确定位无线电探空仪的着陆位置。

学生的发明虽然实用又聪明,却面临着一些障碍。对于初学者来说,他们的降落伞系统必须能够承受各种天气,包括极端强风。它也必须尽可能轻,这样无线电探空仪可以在自由落体时轻松改变方向。这严重限制了他们可以使用的仪器和材料。“我们还必须掌握一些我们以前从未学过的概念,尤其是计算机科学和物理学,”环境工程专业的学生Julie Reznicek说。

他们在去年春天对他们的系统进行了一次试运行,按计划将他们的气象气球飞到日内瓦湖上方约10,000米的高度。然后在洛桑北部的Epalinges的一块田地里收集了这些设备。虽然用于释放和收回电线的机制运行良好,但学生们注意到微控制器缺乏记录所有数据所需的功率。一些学生将在今年夏天继续改进这种设备,并计划在9月份进行第二次试飞,配备更大的气球和更可靠的设备。毫无疑问,这些学生的目标很高。

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