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2022
Mai
16

1. Platz beim deutschen CanSat-Wettbewerb!

Unsere finale Abschlusspräsentation zum deutschen CanSat-Wettbewerb 2021/2022 fand am 12. Mai via Videokonferenz statt. Bei dieser Veranstaltung präsentierten die Teilnehmerteams ihre ausgearbeiteten Daten der Startkampagne vor der Jury und den anderen Teams. Danach folgte eine Bewertung jedes Teams in Bezug auf das gesamte Projekt, wobei nach den Kriterien Lernfortschritt, Wissenschaftliches Arbeiten, Technische Umsetzung, Professionalität und Öffentlichkeitsarbeit gewertet wurde. Anschließend wurden die ersten vier Plätze genannt, wobei wir stolz verkünden dürfen, als bestes Team im deutschen CanSat-Wettbewerb dieses Jahres abgeschnitten zu haben!

Damit haben wir uns für den weiterführenden europäischen CanSat-Wettbewerb qualifiziert und werden in diesem Rahmen ab dem 20. Juni nach Bologna (Italien) reisen, um dort unsere Sonde ein weiteres Mal, diesmal gegenüber internationaler Konkurrenz, zu starten. Bis dahin erwartet uns noch eine Menge Arbeit, wozu beispielsweise Reparaturen oder auch Optimierungen der Sonde anhand frischer Erkentnisse aus der Startkampagne zählen. Hinzu kommt das Verfassen eines umfassenden Berichtes für den europäischen Wettbewerb, sowie das Installieren eines Funksystems im CanSat, über welches wir Daten an eine Bodenstation vor Ort senden können.

Die Umsetzung des Projektes wäre uns ohne die tatkräftige Unterstützung unserer Sponsoren und Betreuer nicht möglich gewesen, weshalb wir uns in diesem Sinne nochmals ausdrücklich bei diesen Bedanken wollen!

2022
Mai
16

Bericht 09.05.2022

Am Montag dem 9. Mai haben wir uns der Analyse unserer Gasproben gewidmet, und waren zu diesem Zweck mit Herrn Dr. Saathoff am KIT verabredet. Im Institut für Atmosphärische Aerosol Forschung (AAF) klärte uns dieser über die Funktionsweise des Protonen-Transfer-Massenspektrometers, sowie die Ausarbeitung der gemessenen Daten auf. Zudem durften wir eine sehr interessante Führung durch das Institut insbesondere der eindrucksvollen Wolkensimulationskammer innerhalb der Einrichtung genießen. Die Analyse unserer Gasproben konnten wir dabei aus nächster Nähe mitverfolgen, wobei wir viel über die Atmosphärische Aerosolforschung gelernt haben. Die fertigen Ergebnisse erhielten wir bereits kurz nach unserem Besuch in den nachfolgenden Tagen.

Wir bedanken uns daher ganz herzlich bei Herrn Dr. Saathoff und Yanxia Li für die Auswertung der Gasproben und den detailreichen Einblick ins IMK-AAF.

Protonen-Transfer-Massenspektrometer
Messinstrumente im IMK-AAF
Wolkensimulationskammer von Außen

2022
Apr
10

Bericht 10.04.2022

Inzwischen haben wir unseren CanSat wieder zurückbekommen. Das Wichtigste zuerst: alle Sensoren und Aktoren haben wie geplant funktioniert und wir konnten die Daten auf den SD-Karten auslesen. Zudem sind die Gassammelbeutel gefüllt.

Aufgrund eines Defekts an der Rakete ist unser CanSat zweimal geflogen, denn beim ersten Flug hat der Auslösemechanismus nicht funktioniert. Daher haben wir jetzt zwei Datensätze, die wir auswerten können. Nicht so gut ist hingegen, dass durch die zwei Flüge die Proben in den Gassammelbeutel verschmischt sind. Wir werden zusammen mit dem KIT prüfen, inwieweit die Luftproben noch verwertbar sind und welche Erkenntnisse sich daraus gewinnen lassen.

Wir haben schon damit begonnen, die gesammelten Sensordaten auszuwerten. Am 12. Mai 2022 findet das virtuelle Abschlussevent des Wettbewerbs statt, an dem wir unsere Ergebnisse präsentieren werden. Hier eine erste Preview auf die Auswertung:

Temperatur-Höhen-Profil

Das Temperatur-Höhen-Profil zeigt die Temperatur in verschiedenen Höhen. Dabei ist zu erkennen, dass es am Boden erwartungsgemäß deutlich wärmer ist als in höheren Lagen. Zudem nimmt die Temperatur ziemlich schnell ab und erreicht ihr Minimum bei ungefähr 500 Metern Höhe. Überraschend nimmt die Temperatur bei ungefähr 600 Metern nochmal um 1 Grad Celcius zu.

2022
Apr
10

Viele 3D-gedruckte Teile…

Unser CanSat besitzt eine Hülle aus PET-G, einem Kunststoff, der sich sehr gut mit dem 3D-Drucker verarbeiten lässt. Im Laufe des Projekts haben wir ein 3D-Modell für die Hülle erstellt, dass sich jedoch immer wieder verändert hat. Es kamen neue Sensoren hinzu oder an einer bestimmten Stelle musste mehr Platz für die Gassammelbeutel geschafft werden.

Alle im Laufe des Wettbewerbs gedruckten Modelle

Um die einzelnen Bauteile zu testen, haben wir sie häufig ausgedruckt, auf dem Bild sehr ihr alle Testdrucke. Wir sind selbst überrascht, wie viele es im Laufe des letzten halben Jahres geworden sind. Natürlich werden wir alle Testdrucke schreddern und zu neuem Filament verarbeiten lassen, um sie wiederverwenden zu können.

PS: Die unterschiedlichen Farben sind andere Filamente, die sich teilweise schneller drucken lassen.

2022
Apr
5

Startkampagne 05.04.2022

Am Diensttag Nachmittag haben wir gespannt den Raketenstart unserer Sonde per Livestream verfolgt. Dieser startete um 17 Uhr und präsentiert in knapp 40 Minuten die teilnehmenden Teams, sowie Zusammenschnitte der voraufgezeichneten Raketenstarts und Bergungen der CanSats. Hierbei konnten die einzelnen Teams sich und ihr Projekt über selbsterstellte Videos vorstellen. Die Wiederholung des offizielle Livestream und unsere Teamvorstellung sind im folgenden verlinkt:

Nachdem wir unsere Sonde mitsamt der Gasproben zurückerhalten haben, ist unser Projekt jedoch noch nicht vorbei. Vor der virtuellen Abschlusspräsentation am 12. Mai steht nämlich noch die Auswertung der Proben mit Hilfe eines Protonen-Transfer-Massenspektrometers des KIT an. Wie brauchbar die gesammelten Daten letztlich sind bleibt daher zunächst abzuwarten.

2022
Apr
4

Bericht 30.03.2022

Am Wochenende haben wir unseren CanSat komplett zusammengebaut und getestet. Das waren nochmal anstrengende Stunden, da manche 3D-gedruckten Teile noch nicht ganz gepasst haben und ein paar Steckverbinder etwas locker saßen. Schlussendlich haben wir es aber hinbekommen und einen stabilen und ausfallsicheren CanSat produziert.

Der fertige CanSat, zum Testen ist der Deckel noch abgeschraubt.

Am 28.03.2022 war der letztmögliche Tag für den Versand des Satelliten, den wir natürlich eingehalten haben. Durch den Express-Versand war der CanSat auch schon am nächsten Tag in Bremen.

Mittwoch, der 30.03.2022 war dann einer der wichtigsten Tage des Wettbewerbs: die virtuelle Konferenz. Hier haben alle Teams ihre Mission, Umsetzung und Schwierigkeiten der Jury und den anderen Teilnehmern präsentiert. Wir sind beeindruckt von den Leistungen der anderen Teams, dem Ideenreichtum der Missionen und den kreativen Umsetzungen! Daher freuen wir uns sehr auf den Starttag nächste Woche.

Wir wünschen allen Teams einen guten Flug und heile Landung!

2022
Mrz
21

Bericht 19.03.2022

Die Deadline zur Versendung unseres CanSats zur Startkampagne naht, weshalb wir uns am Wochenende erneut trafen um unserer Sonde den “finalen Schliff” zu geben. Nachdem zum Einhalten der geforderten Außenmaße des CanSats die Struktur um wenige Millimeter verkleinert und entsprechend neu gedruckt werden musste, ging es nun daran, alle Bauteile im fertigen Zustand endgültig im Inneren unterzubringen. Bevor wir jedoch auch das Pumpsystem verbauten, haben wir das Gesamtsystem einem letzten Test unterzogen, bei dem wir noch einmal die gebrauchten und nicht mehr sterilen Testbeutel verwendeten. Das folgende Video zeigt den vollständigen Test unter Verwendung der gesamten, am Starttag verbauten Elektronik:

Ablauf des Tests:

0:00 Mit dem Anschließen der Stromquelle beginnt die Sonde direkt mit dem Selbsttestprogramm der Elektronik. Im fertigen Zustand des CanSats geschieht dies erst nach betätigen des An-/Ausschalters, welcher bereits fest in der Hülle verbaut und für diesen Test daher nicht verwendet wurde. Das Überprüfen der einzelnen Komponenten nacheinander wird hierbei jeweils mit einem langen Ton des akustischen Signalgebers eingeleitet und gibt durch ein doppeltes Piepen das Signal für “Bauteil funktionsfähig” zurück.

1:07 Nun beginnt der Programmablauf für den Fall der Sonde, was an dem brummenden Geräusch der Pumpe zu erkennen ist. Eigentlich wird dieser Teil erst durchgeführt, nachdem Start und Auswurf der Sonde aus der Rakete detektiert und währenddessen regelmäßig die Sensorik ausgelesen wurde. Für den Test haben wir diesen Teil jedoch gekürzt und sind im Programmablauf direkt zum Befüllen der Gassammelbeutel übergegangen.

Die Befüllung der Gassammelbeutel beginnt mit dem ersten Beutel oben links und fährt dann gegen den Uhrzeigersinn mit Beutel zwei und drei fort. Für die Fülldauer, in der aktiv Luft über Pumpe und Ventile in den entsprechenden Beutel geleitet wird, sind zwei Faktoren ausschlaggebend: Der Luftdruck und die damit berechnete Höhe, sowie ein maximales Zeitintervall das nicht überschritten werden darf. Ersteres sorgt dafür, dass Luftproben aus verschiedenen Schichten gesammelt werden, indem die Ventile ab bestimmten Abständen zum Boden auf den nächsten Beutel umschalten. Zweiteres stoppt die Befüllung des Beutels, wenn die Höhenabschnitte zum Befüllen eines einzelnen Beutels so lang sind, dass durch kontinuierliches Pumpen in den Beutel ein zu hoher Innendruck diesen beschädigen könnte. Da der Umgebungsluftdruck im Testaufbau annähernd konstant ist, wird jeder Beutel entsprechend dem zweiten Faktor für knapp 15 Sekunden befüllt. Anschließend erfolgt eine kurze Entlüftung des Systems, bei der all Ventile auf Ausgang geschaltet werden. Dadurch soll die Vermischung der Gasproben aus verschiedenen Höhen durch die in den Schläuchen und Ventilen verbleibende Luft zwischen der Befüllung zweier Gassammelbeutel minimiert werden. Ein kurzes Piepen signalisiert das Umschalten auf den nächsten Beutel und der Vorgang wiederholt sich.

Im Video ist die Befüllung der Gassammelbeutel nur schwer zu erkennen. Dies liegt daran, dass wir nur kleine Luftproben entnehmen und die im Video verwendeten Testbeutel durch den häufigen Gebrauch bereits sehr zerknittert und nicht vollständig luftleer sind.

2022
Feb
27

Bericht 27.02.2022

Da wir uns so langsam der Einsendung unseres CanSats zur Startkampagne nähern, ging es am vergangenen Samstag mit der Fertigstellung der Sonde weiter. Erstmals konnten wir das Pumpsystem, für das uns nun endlich alle Komponenten zur Verfügung standen vollständig in einen Probedruck unserer Struktur einbauen. Dadurch ist uns an einigen Stellen Optimierungsbedarf an der Außenhülle aufgefallen, was während der Planung im CAD-Modell nicht möglich gewesen wäre, da die Maße einzelner Bauteile in der Realität oftmals vom angegebenen ideal Wert abweichen. Zudem ließ sich die Schlauchführung des Pumpsystems nur schlecht vorausplanen, da wir die Schläuche im Inneren stark biegen müssen, ohne dass diese knicken und so den Innendurchmesser verkleinern. Dabei zeigten sich deutliche Platzprobleme im Inneren. Besonders an Stellen an denen sich Kabelmanagement und Pumpsystem queren, mussten wir einige Zeit herumprobieren, um alles unterzubringen. Die gesammelten Erkenntnisse können wir nun zur Konstruktion einer weiteren und womöglich finalen Version unserer Struktur nutzen.

Die Abbildung zeigt das Pumpsystem im Inneren der dafür vorgesehenen Segmente unserer Struktur. Die oberste Ebene in der sich eine Halterung für die Pumpe befindet, sowie die drei Gewindestangen zur Verbindung aller Segmente, wurden für eine bessere Übersichtlichkeit weggelassen.

Zu sehen sind die drei Zwei-Wege-Ventile (dunkelblau und weiß) und die darüber liegende Pumpe (schwarz und grau). An der orangenen Außenhülle sind am Rand drei durchsichtige Gassammelbeutel zu erkennen.

Des Weiteren stellten wir die Fallschirme für 11 m/s und 15 m/s Fallgeschwindigkeit fertig, bei denen bis lang noch die Befestigung vom Schirm an der Sonde über acht Nylon-Schnüre gefehlt hatte. Dabei verwendeten wir ein Feuerzeug, um diese unter Hitze an den Knotenpunkten miteinander zu verschmelzen.

Auch an der Elektronik unseres CanSats konnten wir weiter arbeiten. Zunächst bestückten wir dafür die industriell gefertigte Platine, die wir von Tesat erhalten hatten, indem wir den Arduino, Steckverbindungen und andere Bauteile auflöteten. Die Funktionalität überprüften wir dann einzeln, indem wir alle Sensoren und andere Komponenten über die Platine mit dem Arduino verknüpften und unsere Testprogramme ausführten. Dabei tauchten zum Glück keine Probleme auf.

In der Abbildung ist unsere fertige Platine mit aufgelötetem Arduino zu sehen.
Einige unserer Komponenten sind zum Test über provisorische Steckverbindungen angeschlossen
.

An den richtigen Kabelverbindungen arbeiten wir bereits, um eine sichere Verbindung zwischen den Sensoren und unserer Platine gewährleisten zu können.

2022
Feb
21

Unterstützung durch Tesat-Spacecom

Um die Elektronik unserer Sonde anzusteuern, benötigen wir viele Kabel und kleinere Komponenten wie Transistoren, die im Inneren der Hülle viel Platz einnehmen würden. Deshalb verwenden wir eine Leiterplatine, von der aus wir platzsparend und übersichtlich alle elektronischen Bauteile mit dem Mikrocontroller und unserer Stromquelle verbinden können.

Da die Leiterplatine eine zentrale Rolle in unserem CanSat spielt, ist es uns wichtig, dass diese optimal entworfen und mit professionell Equipment gefertigt wird. Wir danken daher dem deutschen Luft- und Raumfahrttechnikunternehmen Tesat-Spacecom für ihr freundliches Angebot uns mit wertvoller Expertise und einer industriell gefertigten Leiterplatine zu unterstützen. Vielen herzlichen Dank für Ihre Unterstützung!

2022
Jan
10

Bericht 04.01.2022 bis 09.01.2022

In der vergangenen Woche, ausgehend von Dienstag dem 4. Januar bis Sonntag dem 9. Januar, lagen unsere Schwerpunkte bei der Fertigstellung von Struktur, Platine und Hauptsoftware der Sonde. Hierzu haben wir uns zum Teil in Präsenz getroffen, während wir an anderen Tagen einzeln von Zuhause aus gearbeitet haben. Durch die Verwendung unseres GitHub Repository’s und einigen Kommunikationsprogrammen konnten wir uns dabei dennoch gut organisieren. Die Fertigstellung des CanSat’s gelang uns leider nicht wie geplant vor Ende der Ferien, da sich u.a. einige Bestellungen wichtiger Komponenten verzögerten.

Was die Struktur anbelangt, hatten wir die Möglichkeit die benötigten Metallteile für Deckel- und Bodenplatte der Sonde zu fertigen. Als Material haben wir für diese Aluminium gewählt, da es die benötigte Stabilität gewährleistet ohne dabei zu schwer ins Gewicht der Sonde zu fallen. Außerdem hatte sich die Verwendung von Aluminium in der Hülle bereits in vorherigen Projekten bewiesen. Beim Entwerfen eines finalen Strukturdesigns gab es zudem erhebliche Fortschritte: Nicht nur ist die Anordnung der Sensorik und Platzierung der Platine im unteren Teil des CanSat’s vollständig ausgearbeitet, sondern auch für die Befestigung des Pumpsystems insbesondere der Gassammelbeutel an der Außenhülle haben wir nun eine geeignete Lösung finden können. Insgesamt können wir die Planung der Struktur bald final abschließen und uns der Konstruktion des Gesamtsystems widmen.

3D Modell der Sonde ohne
Außenhülle der oberen Segmente

In der Abbildung sind in grau Aluminiumteile wie der kürzlich gefräste Deckel oder die drei Gewindestangen zu sehen, welche die einzelnen Segmente der Sonde zusammenhalten.

Unmittelbar unter dem Deckel befindet sich in blau das Pumpsystem, bestehend aus drei Zwei-Wege-Ventilen und der Luftpumpe selbst.

Über dem orangenem Segment ganz unten, welches die Außenhülle des unteren Bereichs darstellt, befindet sich ebenfalls in blau die Platine samt Mikrocontroller. Auf der rechten Seite des orangenen Bereichs befindet sich der An-Aus-Schalter. Die Sensorik sowie die Außenhülle des oberen Bereiches der Sonde sind zur Übersicht nicht in dieser Abbildung enthalten.

Metallteil in Bearbeitung
Drehmaschine
Deckelplatte aus Aluminium

Auch die Planung eines vorläufigen Platinenkonzepts, das auf die strukturellen und technischen Anforderungen unseres CanSat’s optimiert ist, konnte zu Beginn der Woche abgeschlossen werden. Eine kostengünstige Möglichkeit diese von einem professionellen Unternehmen drucken zu lassen ist bereits auch schon in Aussicht. Dabei warten wir jedoch noch auf die Expertise eines Fachkundigen, um unser Design noch einmal überprüfen zu lassen.

3D Modell der Platine während der Planung

Nachdem wir bei der Kalibrierung unserer Sensoren im Dezember feststellen mussten, dass die Ansprechzeiten unseres Temperatursensors nicht unseren Erwartungen entsprach, haben wir frühzeitig einen anderen Sensortyp bestellt und diesen in dieser Woche zum Laufen gebracht. Während wir zuvor länger als eine Minute gebraucht haben, damit Temperaturschwankungen von mehreren Grad Celsius auf eine Dezimalstelle genau angezeigt werden, geschieht dies mit dem neuen Sensor beinahe direkt binnen weniger Millisekunden.

Zuletzt haben wir damit begonnen, die Einzelprogramme der verschiedenen Komponenten nun im Hauptprogramm der Software zusammenzuführen und in den wesentlichen Programmfluss einzuarbeiten. Hierfür werden in naher Zukunft noch einige Tests anfallen, welche auf die Ermittlung einiger Zeitwerte für das Ansteuern des Pumpsystems abzielen.

de_DEDeutsch