W artykule opisano oprogramowanie do fabrycznych radiosond Meteomodem M20 pracujące w standardzie Horus V2. Opracowana przez działające w Akademii Tarnowskiej Studenckie Koło Naukowe Elektroników AMPER wersja programu działa na odzyskanej sondzie meteorologicznej i nie wymaga dodatkowych przeróbek (np. wymiany mikrokontrolera). Ze względu na mocno ograniczone zasoby (oryginalny mikrokontroler posiada jedynie 32kB pamięci Flash) do kompilacji użyto pakietu Keil. Jest to oprogramowanie komercyjne, lecz dla procesorów serii L0 pakiet jest darmowe jego użycie wymaga jedynie wcześniejszej rejestracji. Oprogramowanie zostało przetestowane w trzech kolejnych misjach balonowych. W misji BEM 1 została wysłana sonda z oprogramowaniem nadającym w standardzie RTTY natomiast w misji BEM 2 i BEM 3 testowano opisane w artykule oprogramowanie pracujące w standardzie Horus V2.
EN
This article describes the software for factory-installed Meteomodem M20 radiosondes operating in the Horus V2 standard. Developed by the AMPER Student Research Group for Electronics at the University of Tarnów, this version of the program runs on a recovered meteorological probe and requires no additional modifications (e.g., microcontroller replacement). Due to severely limited resources (the original microcontroller has only 32kB of Flash memory), the Keil package was used for compilation. This commercial software is available, but for L0 series processors, the package is free; its use requires only prior registration. The software was tested in three consecutive balloon missions. In the BEM 1 mission, a probe was sent with software transmitting in the RTTY standard, while in the BEM 2 and BEM 3 missions, the software described in the article was tested operating in the Horus V2 standard.
W okresie od 29 lipca do 29 września 2023 roku wysłano z kampusu Akademii Tarnowskiej trzy misje stratosferyczne poprzez wyniesienie ładunku za pomocą balonów wypełnionych helem. W trakcie misji zarejestrowano szereg pomiarów dotyczących temperatury, ciśnienia i wilgotności powietrza; temperatury wewnątrz kapsuł ładunkowych, w szczególności na źródłach zasilania; szybkości wznoszenia, opadania i przemieszczania się; parametrów transmisji radiowej. W artykule przedstawiono analizę wybranych danych obejmujących pomiary wilgotności, ciśnienia, temperatury w troposferze i stratosferze oraz temperatury wewnątrz kapsuły. Wyznaczono zależności wielkości fizycznych od wysokości. Przedstawiono wnioski wypływające z analizy danych.
EN
In the period from July 29 to September 29, 2023, three stratospheric missions were sent from the campus of the University of Applied Sciences in Tarnow, Poland, by lifting the payload using helium-filled balloons. During the mission, a number of measurements were recorded regarding air temperature, pressure and humidity; temperature inside the payload capsules, in particular at the power sources; rate of ascent, descent and movement; radio transmission parameters. The article presents an analysis of selected data including measurements of humidity, pressure, temperature in the troposphere and stratosphere and temperature inside the capsule. The dependencies of physical quantities on altitude were determined. Conclusions resulting from the analysis of the data were presented.
W artykule opisano proces przygotowania oraz wysyłania przez członków Studenckiego Koła Naukowego Elektroników „Amper” Akademii Tarnowskiej trzech misji balonowych. W pierwszej jego części przedstawiono ważniejsze zagadnienia związane z lotem balonu (dobór odpowiedniego osprzętu, użytego gazu czy uzyskanie niezbędnych pozwoleń). W tej części zawarto również zagadnienia związane z prognozowaniem tras przelotu, tak aby zwiększyć szanse na pozytywne przeprowadzenie całej misji. W kolejnym rozdziale opisano zarówno sprzęt projektowany przez studentów i użyty w czasie misji (radiosonda, rejestrator danych, nadajnik SSTV) jak i komercyjny (lokalizator GNSS, kamera). Kolejny rozdział opisuje oprogramowanie i osprzęt służące do monitorowania lotu balonu. W ostatnim zaprezentowano wykorzystanie systemu SondeHub. System ten umożliwia pasjonatom śledzenie tras przelotu balonów zarówno tych wysyłanych przez stacje meteorologiczne jak i amatorskich. Dodatkowo posiada system bazodanowy przechowujący komplet danych wysyłanych przez radiosondę (zarówno lokalizacyjnych jak i telemetrycznych). Artykuł stanowi notę aplikacyjną i może być pomocny dla osób chcących zrealizować własne misje stratosferyczne.
EN
The article describes the process of preparing and sending three balloon missions by students members of the Electronics Student Scientific Club „Amper” of the University of Applied Sciences in Tarnow. The first part describes more important issues related to the balloon flight (selection of appropriate equipment, gas used and obtaining the necessary permits). This part also describes issues related to forecasting flight routes in order to increase the chances of successfully carrying out the entire mission. The next chapter describes both the equipment designed by students and used during the mission (radiosonde, data recorder, SSTV transmitter) and factory-made commercial equipment (GNSS locator, camera). The next chapter describes the software and hardware used to monitor the balloon’s flight. The last one describes the use of the SondeHub system. This system allows enthusiasts to track the flight paths of balloons, both those sent by weather stations and amateur ones. Additionally, it has a database system storing a complete set of data sent by the radiosonde (both location and telemetry). The article is an application note and may be helpful for people who want to carry out their own stratospheric missions.
In this study, we first performed a comprehensive structural analysis of four models of radiosondes (devices intended for use as the meteorological probe of a sounding balloon) manufactured by three different companies - Graw, Vaisala and Meteomodem. The radiosondes were disassembled for visual inspection and manual measurement, three-dimensional computed tomography images were taken of their inner structure, and the outer shapes of the radiosondes were scanned with a structured-light three-dimensional scanner. The structural properties of the radiosondes thus identified were then compared to one other, based on which the Meteomodem M10 was ranked as the least harmful in a potential collision. Next, the Meteomodem M10 radiosonde was used in collision tests with a heavy target and with a pumpkin model, in order to evaluate the possible damage caused by and to the radiosonde in different types of collisions.
PL
W pracy przeprowadzono kompleksową analizę strukturalną czterech modeli radiosond (urządzeń stosowanych przy balonach meteorologicznych) produkowanych przez trzy różne firmy: Graw, Vaisala i Meteomodem. Radiosondy rozłożono na części w celu dokonania oględzin i pomiarów ręcznych, wykonano trójwymiarowe zdjęcia tomograficzne ich wewnętrznej struktury oraz zeskanowano ich zewnętrzne kształty za pomocą trójwymiarowego skanera. Po porównaniu właściwości strukturalnych radiosond, model Meteomodem M10 został uznany za najmniej szkodliwy w potencjalnym zderzeniu z przeszkodą. Następnie przeprowadzono testy zderzeniowe radiosondy Meteomodem M10 z przeszkodą twardą oraz miękką w celu oceny możliwych uszkodzeń w różnych typach kolizji.
The paper presents research on the near real-time atmospheric sounding system. The main objective of the research was the development and testing of the weather sounding system based on a weather balloon. The system contains a redundant system of radiosondes, a lifting platform containing weather balloon and a holding system as well as ground station. Several tests of the system were performed in August and September 2019. Altitude, reliability, resistance to weather conditions and data convergence were tested. During tests, new procedures for such missions were developed. The final test was performed for the ILR-33 Amber Rocket as a part of pre-launch procedures. The test was successful and allowed to use acquired atmospheric data for further processing. Several post-tests conclusions were drawn. The altitude of sounding by a weather balloon depends mostly on weather conditions, the amount of gas pumped and the weight of a payload. The launching place and experience of the crew play an important role in the final success of the mission, as well.
PL
W artykule przedstawiono badania nad systemem sondowania atmosferyczny w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Głównym celem badania było stworzenie oraz testowanie systemu sondowania atmosfery opartego o balony meteorologiczne. W skład systemu wchodzi redundantny system radiosond, platforma nośna zawierająca balon meteorologiczny i system mocujący, a także stacja naziemna. W sierpniu i wrześniu 2019 r. przeprowadzono kilka testów systemu. Badano wysokość, niezawodność, odporność na warunki atmosferyczne i zbieżność danych z innymi źródłami. Podczas testów opracowano nowe procedury dla misji tego typu. Końcowy test został przeprowadzony dla rakiety ILR-33 Bursztyn w ramach procedur przedstartowych. Test zakończył się sukcesem i umożliwił wykorzystanie pozyskanych danych atmosferycznych do dalszego przetworzenia. Wyciągnięto kilka wniosków po testowych. Wysokość sondowania osiągana przez balon meteorologiczny zależy głównie od warunków pogodowych, ilości wtłoczonego gazu i masy ładunku użytkowego. Miejsce startu i doświadczenie załogi odgrywają również ważną rolę w końcowym sukcesie misji.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
High concentration of ozone, up to 400 µg/m3, was observed in the air of an urban area during summer 2003 in Wroclaw, south-western Poland. In ozone episods, commonly lasting three days, its peak concentration increased from the first to the third day. This coincided with an increasing atmosphere instability near the ground after sunrise and a weaker nocturnal inversion in the following days. Four-hour averaged ozone concentration (09:00-13:00) showed positive association with the height of mixing layer and negative one with the environmental lapse rate in the surface layer at noon. These two independent variables explained 61% of a total variation with a standard error of 26 ?g/m3. It was not a local traffic activity that was responsible for high ozone concentration, but a positive feedback between the weakening of a high-pressure system and the increasing importance of vertical mixing (e.g., higher efficiency of ozone production, vertical transport of aged air masses from upper altitudes), which was supported by well-documented episodes and backward trajectory analysis.
PL
Podczas lata 2003 obserwowano duże stężenia ozonu, do 400 µg/m3, w atmosferze Wrocławia, południowo-zachodnia Polska. Epizody te trwały zazwyczaj trzy dni, a maksymalne stężenia wzrastały sukcesywnie od pierwszego do trzeciego dnia. Zachowanie takie było zbieżne ze zwiększeniem się chwiejności atmosfery po wschodzie słońca i słabszą inwersją radiacyjną podczas kolejnych dni. Średnie 4-godzinne stężenie ozonu (09:00 - 13:00) było dodatnio skorelowane z wysokością warstwy mieszania, a ujemnie -z gradientem temperatury w warstwie powierzchniowej w południe. Te dwie zmienne niezależne tłumaczyły 61% całkowitej zmienności stężeń ozonu z błędem standardowym 26 u.g/m3. Wyjaśnieniem dużych stężeń ozonu nie była lokalna emisja gazów spalinowych ze środków transportu, lecz dodatnie sprzężenie między słabnięciem systemu podwyższonego ciśnienia a wzrostem znaczenia procesów mieszania (m.in. wyższa wydajność tworzenia ozonu w atmosferze miejskiej, pionowy transport dojrzałych mas powietrza z dużych wysokości), co zostało potwierdzone przez dobrze udokumentowane epizody i analizę trajektorii wstecznych.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW