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Nächste Woche wird der Mini-Satellit vom Buchholzer Schulteam beim deutschen Wettbewerb in die Luft geschossen. Zeit, einmal in das Innere des CanSat zu blicken.

Gerade haben wir noch über erste Planungen und Teamorganisation [1] berichtet, schon geht es für uns vom Team InfraSat AEG [2] aus Buchholz in die heiße Phase des Deutschen CanSat-Wettbewerbs. Nächste Woche beginnt am 26. September die Startkampagne in Bremen.

Satellitenbau und erste Tests

Inzwischen hat sich einiges getan: Die 3D-gedruckte Hülle des Satelliten wurde vollständig mit den nötigen Komponenten gefüllt und erste Tests hat der CanSat bereits bestanden. Auch der Fallschirm, der den Satelliten nach dem Start wieder auf den Boden befördern wird, ist fertig genäht und einsatzbereit. Der geforderte 40 Seiten umfassende Abschlussbericht hat uns in der jüngsten Zeit sehr beschäftigt, doch schließlich ist auch dieser verschickt und wird demnächst von der Jury bewertet. Zwischendurch mussten wir unsere geplante Sekundärmission überdenken und kleine Änderungen vornehmen – nun sind wir aber zuversichtlich, dass wir uns bei der einwöchigen Startkampagne gut behaupten werden können.

Innenleben aus Sensoren

Doch was genau ist unsere Mission und wie ist der Satellit aufgebaut? Unser CanSat soll die Existenz ausgewählter Gase in der Luft belegen. Hierzu hat er eine Forward-Looking-Infrarot-Kamera (FLIR) mit Wellenlängensperrfilter sowie einen Lagesensor, ein Gyroskop mit Magnetometer, ein GPS-Modul [3], einen UV-Sensor sowie einen Luftdruck-, Luftfeuchtigkeits- und einen Temperatursensor an Bord. Mithilfe des Sendemoduls RFM69 funkt unser CanSat die gemessenen Sensordaten in Echtzeit an eine Bodenstation.

Da Gase in der Luft jeweils bestimmte Wellenlängen absorbieren, erhält man unterschiedliche Intensitäten in der Messung, je nach dem ausgewählten Wellenlängenbereich. Im Infrarotbereich benutzen wir eine IR-Kamera, die wir mit einem Sperrfilter auf einen Wellenlängenbereich von 1-2 µm begrenzen. Wir schießen Infrarotfotos in verschiedenen Höhen, um Rückschlüsse auf die jeweiligen Gasvorkommen zu ziehen. Dazu nutzen wir die Farb- und Belichtungsänderungen auf den Fotos.

Steuerung mit Raspi und Mikrocontroller

Die Sensoren und die Kamera werden von einem Einplatinenrechner (Raspberry Pi Zero) und einem Mikrocontroller (NetDuino 2 Plus) gesteuert, die miteinander interagieren. Der Netduino liest die Daten der angeschlossenen Sensoren aus und sendet diese über das Funkmodul auf 434 MHz. Zusätzlich schickt er alle Daten an den Raspberry Pi. Er loggt alle ermittelten Sensorwerte als Backup im Flashspeicher. Außerdem steuert er die Kamera und speichert die Bilder auf einer microSD-Karte. Schließlich sendet er den Belichtungs-Mittelwert des einzelnen Bildes in Echtzeit an den Netduino, welcher ihn per Funk weiterleitet. Die beiden Rechner sind mit zwei Kabeln miteinander verbunden, sodass zwei UART-Übertragungen parallel ausgeführt werden können, in Sende- und Empfangsrichtung.

Die Programmierung

Die Software des Raspberry Pis beschränkt sich auf einem stark reduzierten Kernel, der ohne Betriebssystem lauffähig ist und nur die entsprechenden Device- und I/O-Module zum Ansprechen der Kamera sowie ein Dateisystem enthält. Hierdurch bleibt die Prozessortemperatur während des Einsatzes konstant auf niedrigen 65°C. Da der NetDuino in C# programmiert wird, wurden zunächst sämtliche Bibliotheken zum Auswerten der Sensoren in C# um- bzw. neu geschrieben. Nun werden die Sensoren mithilfe eines einfachen Skriptes ausgelesen, die Werte zwischengespeichert und anschließend gesendet.

CanSat Wettbewerb 2016

Beim bereits dritten CanSat-Wettbewerb entwickeln Schülerinnen und Schüler Satelliten in Form einer Getränkedose. In einer viertägigen Start-Kampagne wird der Satellit in die Luft geschossen und muss im Flug Daten sammeln. Für uns berichtet das Team Infrasat AEG aus Buchholz von ihrer Arbeit. Bisher erschienen:

• Teil 1: Das Team [4]
• Teil 2: Die Technik [5]
• Teil 3: Die Startkampagne [6]

PR muss sein

Doch nicht nur wissenschaftliche Details wie diese werden beim Wettbewerb bewertet: Auch die Öffentlichkeitsarbeit muss die Jury überzeugen. Zunächst mussten wir weitere Sponsoren anwerben, um die Unterkunft und Verpflegung für alle Teilnehmer zu bezahlen. Die Nowinform GmbH und Hörvergnügen Buchholz erklärten sich bereit, unsere Forschungen zu unterstützen. Des weiteren hielten wir eine Präsentation über unser Projekt und veröffentlichten weitere Artikel. Beim Wettbewerb werden wir Teamkleidung tragen, die wir vom Printhouse Buchholz bekommen haben. Auf ihr werden unser Teamlogo und alle Sponsoren zu sehen sein.

In den Wochen bis zum Beginn der Startkampagne haben wir noch an Kleinigkeiten des Satelliten gefeilt und müssen eine letzte Präsentation über den CanSat vorbereiten. Wir sind ein wenig angespannt und hoffen, im nächsten und letzten Bericht von einer erfolgreichen Startkampagne erzählen zu können. (hch [7])

URL dieses Artikels:
https://www.heise.de/-3317304

Links in diesem Artikel:
[1] https://www.heise.de/news/Projekt-InfraSat-AEG-beim-deutschen-CanSat-Wettbewerb-3304950.html
[2] http://www.infrasat-aeg.com/
[3] https://www.heise.de/make/inhalt/2015/2/94/
[4] https://www.heise.de/news/Projekt-InfraSat-AEG-beim-deutschen-CanSat-Wettbewerb-3304950.html
[5] https://www.heise.de/news/CanSat-Die-Startkampagne-naht-3317304.html
[6] https://www.heise.de/news/CanSat-Wettbewerb-Erfolgreicher-Start-und-Landung-3352510.html
[7] mailto:hch@make-magazin.de

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