Фотография с воздушного шара, сделанная с 25 км. Изображение предоставлено: Paul Verhage. Нажмите, чтобы увеличить.
У Пола Верхаге есть несколько фотографий, которые, клянусь, были сделаны из космоса. Но Верхаге не астронавт, и при этом он не работает на НАСА или любую компанию, у которой есть спутники, вращающиеся вокруг Земли. Он учитель в школе Бойсе, штат Айдахо. Его хобби, однако, вне этого мира.
Верхаге - один из примерно 200 человек в Соединенных Штатах, которые запускают и восстанавливают то, что называют «спутником бедняка». Любительское радио на больших высотах (ARHAB) позволяет людям запускать функционирующие спутники в «ближний космос» за долю от стоимости традиционных ракет-носителей.
Обычно стоимость запуска чего-либо в космос на обычных ракетах довольно высока, достигая тысяч долларов за фунт. Кроме того, период ожидания загрузки полезных данных в манифест и последующего запуска может составлять несколько лет.
Верхаге говорит, что общая стоимость строительства, запуска и восстановления этих аппаратов ближнего космоса составляет менее 1000 долларов. «Наши ракеты-носители и топливо - латексные аэростаты и гелий», - сказал он.
Кроме того, как только отдельная или небольшая группа начинает проектировать ближний космический корабль, он может быть готов к запуску в течение шести-двенадцати месяцев.
С 1996 года Верхаге выпустил около 50 воздушных шаров. Полезные грузы на его космическом корабле включают мини-метеостанции, счетчики Гейгера и камеры.
Ближний космос начинается от 60 000 до 75 000 футов (~ 18–23 км) и продолжается до 62,5 миль (100 км), где начинается космос.
«На этих высотах давление воздуха составляет всего 1% от давления на уровне земли, а температура воздуха составляет около -60 градусов по Фаренгейту», - сказал он. «Эти условия ближе к поверхности Марса, чем к поверхности Земли».
Верхаге также сказал, что из-за низкого давления воздуха воздух слишком тонкий, чтобы преломлять или рассеивать солнечный свет. Поэтому небо скорее черное, чем голубое. Итак, то, что видно на этих высотах, очень близко к тому, что астронавты шаттла видят с орбиты.
Верхаге сказал, что его самый высокий полет достиг высоты 114 600 футов (35 км), а его самый низкий поднялся всего на 8 футов (2,4 метра) над землей.
Основными частями ближнего космического корабля являются летные компьютеры, планер и система восстановления. Все эти компоненты могут быть использованы для нескольких рейсов. «Думайте о создании этого Ближнего космического корабля как о создании собственного многоразового космического челнока», - сказал Верхаге.
Авионика проводит эксперименты, собирает данные и определяет состояние космического корабля, а Верхаге создает собственные летные компьютеры. Планер самолета, как правило, является самой недорогой частью космического корабля и может быть изготовлен из таких материалов, как пенопласт и нейлон Ripstop, вместе с горячим клеем.
Система восстановления состоит из GPS, радиоприемника, такого как радиолюбитель, и ноутбука с программным обеспечением GPS. Кроме того, и, вероятно, наиболее важным является Chase Crew. «Это похоже на автопробег, - говорит Верхаге, - но никто из команды Чейза не знает наверняка, где они окажутся!»
Процесс запуска ближнего космического корабля включает подготовку капсулы, заполнение воздушного шара гелием и выпуск его. Скорость всплытия для воздушных шаров варьируется для каждого полета, но обычно составляет от 1000 до 1200 футов в минуту, а для достижения апогея полетам требуется 2-3 часа. Заполненный воздушный шар около 7 футов в высоту и 6 футов в ширину. По мере подъема воздушного шара они увеличиваются в размерах, а максимальная высота может превышать 20 футов в ширину.
Полет заканчивается, когда воздушный шар взрывается от пониженного атмосферного давления. Чтобы обеспечить хорошую посадку, перед запуском парашют предварительно развернут. Ближний космический корабль будет свободно падать со скоростью более 6000 футов в минуту до высоты около 50000 футов, где воздух достаточно плотный, чтобы замедлить капсулу.
Приемник GPS, который использует Verhage, сигнализирует свое местоположение каждые 60 секунд, поэтому после приземления космического корабля Верхаге и его команда обычно знают, где находится космический корабль, но его восстановление - это в основном вопрос возможности добраться до места, где он находится. Верхаге потерял только одну капсулу. Батареи погибли во время полета, поэтому GPS не работал. Еще одна капсула была обнаружена через 815 дней после запуска и обнаружена Национальной гвардейской авиацией рядом с полигоном.
Некоторые воздушные шары были обнаружены только в 10 милях от места запуска, в то время как другие прошли более 150 миль.
«Некоторое восстановление легко», - сказал Верхаге. «В одном из полетов один из моих преследователей, Дэн Миллер, поймал воздушный шар, когда он приземлился. Но некоторые восстановления в Айдахо являются жесткими. В некоторых случаях мы часами поднимались на гору ».
Другие эксперименты, в которых участвовал Верхаге, включают фотометр видимого света, фотометры средней полосы пропускания, инфракрасный радиометр, падение планера, выживание насекомых и воздействие бактерий.
Один из самых интересных экспериментов Верхаге связан с использованием счетчика Гейгера для измерения космического излучения. На земле счетчик Гейгера обнаруживает около 4 космических лучей в минуту. На 62 000 отсчет идет до 800 отсчетов в минуту, но Верхаге обнаружил, что выше этой высоты отсчет уменьшается. «Я узнал о первичных космических лучах из этого открытия», - сказал он.
По словам Верхаге, эксперименты - это отличный опыт, но запуск камеры и получение снимков из ближнего космоса - незаменимый «вау» фактор. «Иметь изображение Земли, показывающее ее кривизну, довольно удивительно», - сказал Верхаге.
«Для камер, - продолжил он, - чем тупее, тем лучше. Слишком многие из новых камер имеют функцию энергосбережения, поэтому они отключаются, когда они не используются в течение стольких минут. Когда они выключаются на высоте 50 000 футов, я ничего не могу сделать, чтобы включить их снова ».
По словам Верхаге, хотя цифровые камеры легко взаимодействуют с бортовым компьютером, им требуется изобретательная проводка, чтобы камера не отключалась. Он сказал, что до сих пор его лучшие фотографии сделаны с пленочных камер.
Верхаге пишет электронную книгу, в которой подробно рассказывается о том, как построить, запустить и восстановить ближний космический корабль. Первые 8 глав доступны бесплатно в режиме онлайн. Электронная книга будет состоять из 15 глав по общей длине около 800 страниц.
Parallax, компания, которая производит микроконтроллер, спонсирует издание электронной книги.
Верхаге преподает электронику в профессиональном техническом центре Dehryl A. Dennis в Бойсе. Раз в два месяца он пишет колонку о своих приключениях с журналом ARHAB for Nuts and Volts, а также делится своим энтузиазмом в освоении космоса в рамках программы Посол Солнечной системы NASA / JPL.
Верхаге сказал, что его хобби включает в себя все, что ему интересно: GPS, микроконтроллеры и исследование космоса, и он призывает любого испытать острые ощущения при отправке космического корабля в ближний космос.
Нэнси Аткинсон
