StratosProbe One

StratosProbe One

Une sonde stratosphérique composée essentiellement de modules existants, qui fait son travail : sonder la stratosphère. Élaboration simple et construction rapide.

StratosProbe I


L'idée

Selon les normes internationales, les portes de l'espace se situeraient à environ 100 km au-dessus de nos têtes. On appelle cette frontière la ligne de Kármán. Avant de pouvoir l'atteindre, il nous faudra déjà traverser quelques couches de l'atmosphère...

La première couche, appelée troposphère, s’étend de la surface terrestre jusqu’à une altitude moyenne de 12 km. C’est dans cette couche que nous vivons et que les avions de ligne se déplacent. Mais comme l'indique le nom de la sonde, le but du projet serait d'atteindre une autre couche, un peu plus haute : la stratosphère.

Après avoir dépassé la tropopause, frontière haute de la troposphère, nous entrons donc dans la stratosphère : deuxième couche de l’atmosphère terrestre. Elle s’étend jusqu’à 50 km d’altitude environ. Atteindre cette altitude semble plus complexe. On va essayer de relever ce défi avec StratosProbe One.

Méthode

Pour aller dans la stratosphère, les météorologues utilisent aujourd’hui ce qu’on appelle un ballon-sonde. C’est un aérostat libre, non habité, utilisé pour faire des mesures de l’atmosphère. Les instruments de mesure sont placés à bord d'une petite nacelle, dite radiosonde. Le ballon-sonde a été inventé en 1892 par Gustave Hermite. Les principaux avantages de ce type de sonde sont l’altitude maximale atteinte, le faible coût, et la simplicité d’élaboration et de construction.

Objectifs

  • Atteindre une altitude de plus de 20 km
  • Mesurer la température à l’intérieur de la nacelle durant toute la durée du vol
  • Mesurer la température à l’extérieur de la nacelle durant toute la durée du vol
  • Mesurer l’altitude durant toute la durée du vol
  • Mesurer la position GPS durant toute la durée du vol
  • Prendre des photos de la courbure de la terre, du ciel noir et de l'atmosphère
  • Enregistrer toutes les données sur une(des) carte(s) SD
  • Réussir à communiquer avec la sonde à l'aide d'un téléphone GSM
  • Retrouver et récupérer la nacelle une fois la sonde atterrie grâce aux coordonnées GPS
  • Croiser les données et générer des graphs qui serviront aux prochaines missions

Pour cette première mission, on va privilégier l'utilisation de modules existants. L'idée est de simplifier la construction, afin de pouvoir lancer la sonde prochainement, et obtenir des résultats rapidement. L'objectif principal de la mission est avant tout de démontrer qu'on peut facilement, avec peu de moyen, atteindre une haute altitude. Ce n'est pas encore l'espace mais on s'y rapproche.

Contraintes

  • Les températures d’entrée de la stratosphère sont très froides et peuvent avoisiner les -50 à -65 °C. Tous les capteurs ne sont pas adaptés à ces températures, bien au contraire. Aussi, il est envisageable d'insérer une petite résistance chauffante à l'intérieur de la nacelle pour y remédier.
  • La distance sol-sonde est très grande, ce qui impacte directement la communication avec le ballon.
  • Il faut demander des autorisations et respecter la législation en vigueur :
    • Présence d'un réflecteur radar pour les avions
    • Limite de vitesse de chute et de portance
    • Limite de poids
    • Faible résistance de la chaîne de vol
    • etc.

=> Voir la réglementation en vigueur.


Matériel

La liste sera complétée au fur et à mesure de l'avancement de la mission.

Chaîne de vol

  • Ballon stratosphérique gonflé à l'hélium
  • Parachute
  • Réflecteur radar
  • Radiosonde (nacelle)
  • Liens/fils/câbles
  • (Leste ?)

Radiosonde

  • Boîte en polystyrène
  • Carte avec microcontrôleur (type Arduino)
  • Capteur de température interne
  • Capteur de température externe
  • Capteur de pression
  • Carte Quad-band GSM/GPRS avec carte SIM activée
  • Nano-ordinateur monocarte (type Raspberry Pi)
  • Caméra(s)
  • Cartes SD

Design

En cours.


Montage

En cours.

Plans de construction

En cours.

Schémas électriques

En cours.


Développement logiciel

En cours.


Tests

Non débutés.


Décollage

Non débutés.


Résultats

Mission non-terminée.


Coûts

Mission non-terminée.


Réglementation

En cours d'étude.

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