海纳百科

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低成本玩一把太空的地球自拍

吃瓜阿阳

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最近,19岁少年NIKO写的《少年不可欺》维权贴火了,和地球一起玩自拍的攻略也红了。利用气球给地球拍照,基本只需要三个步骤:预测着陆点、购买设备、选个无风的好日子,升空!看起来好简单吧,前提是准备工作做足,如果你想试试,可以参考下面教程。

1.准备工作:预测着陆点

这一部分需要考虑风向、风力和气球重量、升空高度、速度等要素,两个网址可以用到:
全球风流运行状况:http://earth.nullschool.net/
升空预测:http://predict.habhub.org/

第一个网址搜集了风流数据,第二个网址可以让你根据气球升空高度、速度、放升时间等来预测气球着陆点。数据依赖一些小细节,比如气球的大小,有效荷载的重量,以及充了多少氦气。大家还可以参考下面的图,能计算出气球升空的大致速率和海拔,这也是你预测气球着陆点的两个关键:

(假设为大号气球,有效载荷800克,上升速率为5米/秒,则气球能升到海拔32280米。此时气球总净重1.18千克,体积3.1立方米,直径1.81米,周长5.68米。)
注意,给气球充的氦气越多,升空的海拔会越高,但是升到太空的速度也会越慢,这也可能会导致有效载荷在空中的旅行时间越长,遇到的不可变因素越多。通常采用5米/秒的上升速率,它可以在最高海拔和气球运行距离之间找到平衡。
还有,不要在这些地方升空:当你明明预测到有效载荷会降落在城市地区或海洋地区时。小南推测,前者可能会被人捡到不归还,或者被车辆碾压,回收不到有效数据,后者直接血本无归。
强烈建议上升速率在3~7米/秒之间,低于3米/秒的速率,气球升空后都将运行很长的路,不可变因素太多;高于7米/秒的速率,需要充更多的氦气,容易爆破。同样的,尽量保证气球的总重量为推荐的额定重量。

额定重量
定位器/GPS:65克
降落伞:100克
黑匣子:190克
绳子:5克(8~10米)
有效载荷:约250~350克
相机:约100~200克

2.准备工作:购买零件或装备

降落伞

降落伞很重要,想象一下,当有效载荷从3万米高空坠落,如果气球已爆破又没有降落伞,定位器、相机神马的岂不摔得粉身碎骨?试验直接失败!像下图这样,我们需要3个东西:气球、降落伞、有效载荷。

气球建议窄长形的,升空时不受侧风影响,爆裂后不影响降落伞的打开,另外还需要考虑的是有效载荷和降落伞、降落伞和气球之间的距离。

推荐在无风时放升气球,不然风会影响升空的难度,并且增加遇到一系列问题的可能性。可以尝试加长气球和降落伞之间的距离,如下图,这样气球在升空过程中的任何摆动对降落伞和有效载荷的影响都会减少,也就能拍到更清晰的照片。但是距离不能太长,不然难以控制将落地点。

有效荷载要求(基本可以在某宝买到):
1、能保护和运送内部组件;
2、能确保内部组件固定、安全;
3、物品和电子设备要热绝缘;
4、防水,不影响相机的拍摄(经过云层时可能有露水和冰晶污染)。
注意:壁厚不能太薄,推荐20~30毫米,一只泡沫外壳既可以减少热量的散失,又可以避免物质沾染;相机镜头不被妨碍,按键不会被意外碰到;万一有效荷载翻转过来了,也能确保一切安全;尽量把追踪器放在灵敏的地方,因为任何物品都能影响GPS信号。你也可以不按照上面的要求操作,取决于你需要运送什么物品升空,或者想要获得什么功能。

追踪

这一步需要安装电池和SIM卡。最好用锂电池,低温下也能工作,电池要满电,或者充电12小时以上。还需要一个预付费的SIM卡,并且知道它的电话号码。要找到设备,只需拨打SIM卡的号码,定位器会发送位置坐标短信,地图链接可以带你到目的地。


有些地方网络信号不好甚至没有,这时我们通常用到两个SMS追踪来提高着陆点的网络覆盖率。当你调用追踪器,如果在信号覆盖区域,它会响3次再挂断,然后发送短信坐标。如果超出信号覆盖范围,那就需要提前预测可能的坠落地点。考虑到部分地区手机网络的覆盖率并不高,所以你需要等待 等待,直到你知道准确的降落地点。一般来说,当气球升空后,我们会抵达预计着落点,等待追踪器响应。

黑匣子


黑匣子能记录你需要的一切信息,包括压力、温度、位置、海拔。

3.升空

准备工作都做好了,终于等到了升空那天。在一个无风的晴天,迫不及待地拿出装备要放升……慢着,以防万一,建议对照以下内容,再做一次检查吧。

需要的物品:

有效载荷、相机、定位器、降落伞、黑匣子、升空垫、氦气、灌装阀、加注软管、联系方式、绳、胶带、雷达反射器、剪刀、乳胶手套(用于处理气球)、

步骤:

最终的升空预测;设备放在平坦的垫子上;固定氦气阀气缸;固定填充软管阀门;打开黑匣子;检查定位器(手机,检查响应);确保有效载荷已绑在降落伞下;有效载荷上写联系方式(万一有人捡到了能联系你);给气球充气;打结;打开相机开始记录;把物品放入有效载荷内并盖上盖子;连接有效载荷与降落伞;连接降落伞与气球;检查定位器;倒计时;气球升空;开车到预计着陆点(或等待定位器响应);回收有效载荷;备份数据和素材;开趴体庆祝。
神马?不知道给气球充气,那我们再详细讲解下。
首先需要注意的是,气球很容易破,建议准备一个平坦的垫子,附近没有任何能扎破气球的东西,还要小心你的指甲,担心的话可以带上乳胶手套。


打开阀门,给气球充氦气。此处用软管连接阀门,能更容易的给气球充气。如果一个人搞不定,可以邀请朋友帮你固定气球。怎么知道氦气充足了?最简单的方法是看阀门上的量规,能显示充气量。其次还可以依据气球的的升起量,如果刚好能升起你需要的重量,那就知道足够了。最后还可以看看气球的直径或周长,用计算器算出升空需要的直径或周长,如果到了一定的量,表示氦气已经充足。
充足了气,接着就是给气球打结了,这里教一招最简单的方法:绕一圈绳子在气球的末端,当你确定气已经充满了,先不要撤走充气设备,打完结后再撤,这样不会漏气。

4.回收有效荷载

气球降落在几十上百公里之外的地方,我们必须在它的电池耗尽之前找到它,一旦无线电信号消失基本上就找不到这些载荷了。所以,我们对电池的电量要做好打算,甚至可以使用两套独立的电源和控制器,在载荷盒子的表面可以做一只闪烁的LED或者蜂鸣器,帮助我们在复杂的地形中找到它。
在载荷表面写上“科学研究物资,拾获立付1000元现金”并留下联系方式,说不定也有助于你回收有效载荷。
好了,开启你的探空之旅吧

最后,国内有《施放气球管理办法》,如果超过标准会是违法行为。高空气球飞行不仅需要空域许可,使用无线电的时候还需要无线电台操作执照等等手续。如果可能,尽量保持飞行合法。

资料来源网站:SENT INTO SPACE. 文章编译:南都周刊

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