BUBBLE

BUoyancy Balloon Bus Lifted Experiments

BUBBLE ist das Höhenforschungsballon-Programm von KSat. Das Ziel des Programms ist es, kostengünstig und mit relativ geringem Aufwand die Durchführung von Experimenten in der Stratosphäre zu ermöglichen. Es werden sowohl KSat-interne Experimente (beispielsweise Komponententests für Kleinsatelliten) als auch externe Nutzlasten geflogen.

Der heliumgefüllte Ballon wird hier in Stuttgart von uns gestartet und erreicht nach ca. 90 min eine Flughöhe von 30 km. Während des Fluges fällt die Außentemperatur auf bis zu -60° C. Nachdem der Ballon aufgrund des geringen Umgebungsdruckes (ca. 10 mbar) geplatzt ist, sinkt BUBBLE an einem Fallschirm zurück zu Boden. Dort wird die Ballongondel dann von unseren Verfolgungsfahrzeugen geborgen.

Um eine zuverlässige und schnelle Bergung der Gondel zu ermöglichen, wird deren Position über ein zweifach redundantes System an die Bodenstationen übermittelt. Zusätzlich können auch Nutzlastdaten übertragen werden. Außerdem wird die Nutzlast von BUBBLE mit Energie versorgt und bei Bedarf vor den niedrigen Temperaturen geschützt. Die maximale Nutzlastmasse beträgt in der Regel 1 kg.

Unsere Payloads

BUBBLE 1

Die Nutzlast von BUBBLE 1 stammte vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart. Sie bestand aus zwei Sensoren, die die Helligkeit des Himmels messen. Die Messung wurde zur Tageszeit durchgeführt, um die Abnahme von Streulicht während des Aufstiegs zu erfassen. Anders ausgedrückt: Wie schwarz ist der Himmel in 30 km Höhe? Eine oberhalb der Gondel montierte GoPro zeichnete in etwa die erste Hälfte des Aufstiegs auf, bevor der Akku erschöpft war. Dies war erwartet worden, da die Kamera erst kurz vor dem Start montiert und ohne zusätzliche Batterie und mit nur geringer thermaler Isolation ausgestattet war.

BUBBLE 2

Die Entwicklung von BUBBLE 2 begann im Juli 2019. Neben der Behebung einiger Software-Probleme wurde für BUBBLE 2 auch die mechanische Struktur der Gondel verbessert. Ein besseres Thermalmanagement und günstigere aerodynamische Eigenschaften waren die Ziele dieser Veränderungen. Auch die Schirmung der elektronischen Komponenten wurde überarbeitet, um elektromagnetische Interferenzen zu minimieren. Zwei weitere Nutzlasten werden auf BUBBLE 2 fliegen. Ein LoRa-Modul zum Testen von zwei-Wege-Kommunikation und ein Iridium-Modul für Telemetrie-Downlink per Satellit.

BUBBLE 3

Für die dritte Iteration von BUBBLE nutzten wir ein neues Gondeldesign, das einfacher montierbar war als die Doppelpyramidenform der vorherigen Missionen. Im Innern wurde ein einfach adaptierbares Regalsystem umgesetzt, um die verschiedenen Nutzlasten unterbringen zu können. Die Nutzlasten beinhalteten Temperatursensoren, um räumlich hochaufgelöste Temperaturdaten aus verschiedenen Bereichen der Gondel zu gewinnen. Zudem wurde der Prototyp eines Flight Termination Systems, das später die Schnur zwischen Ballon und Fallschirm kappen soll, getestet.

Kommerzielle Payloads

Wenn Sie Interesse daran haben, eine Nutzlast mit dem Nachfolger von BUBBLE, unserem Projekt PARSEC zu starten, dann kontaktieren sie uns! Wir übernehmen gerne  jede kommerzielle Payload, welche auf Wetterballons getestet werden soll. Zudem bieten wir verschiedene Interfaces zum Betreiben der Experimente, gerne reden wir mit Ihnen über die Details.

 

Timeline

Oktober 2018

Bauen beginnt, Tests laufen

Langsam aber sicher entsteht BUBBLE1. Jedes Subsystem ist produktiv am planen, bauen, coden und testen.

Januar 2019

Erfolgreicher Flug von BUBBLE 1

BUBBLE 1, der erste Höhenforschungsballon der studentischen Kleinsatellitengruppe der Universität Stuttgart, darf endlich starten. Lange hat es gedauert, bis das Wetter mitgespielt hatte und einen Start erlaubt hat. Grund war der Wind, der BUBBLE 1 sonst viele Kilometer weit oder gar bis über die Alpen getragen hätte. An einem der kältesten Tage des Monats stand der Wind günstig und das BUBBLE-Team traf sich um 9 Uhr morgens, um den Start vorzubereiten. Nach einigen letzten Schwierigkeiten mit der Software konnte sich das Team gegen 13 Uhr zum Startplatz begeben.

August 2020

BUBBLE-Team testet Tracking- & Recovery

Um Tracking und Recovery für seinen eigenen bevorstehenden Start zu üben, half das BUBBLE-Team einen privaten Höhenforschungsballon zu verfolgen - als Nutzlast wurden eine Kamera sowie einige persönliche Gegenstände in die Stratosphäre geflogen. Nach dem Start in der Nähe der Universität Stuttgart wurde in einem zweistündigem Flug eine Höhe von ca. 34,8 km erreicht, die Landung erfolgte in einem Waldgebiet.

Mai 2021

BUBBLE 2 bereit zum Start

Bei steigenden Sommer-Temperaturen hat BUBBLE 2 erfolgreich seinen Systemtest absolviert – ein kritischer Meilenstein bei den Startvorbereitungen. Während des 2,5 Stunden dauernden Testlaufs wurde jede Funktion wie zum Beispiel die zuverlässige Funkverbindung, das Verhalten der Batterie oder die korrekte Datenaufzeichnung getestet und keine Probleme festgestellt.

Juni 2021

BUBBLE 2 erfolgreich gestartet

30°C Außentemperatur in Stuttgart und das Team versammelte sich mit negativen Corona-Tests auf dem Universitätscampus in Vaihingen, um die letzten Vorbereitungen für den Ballonstart zu erledigen. Eine Flugzeit von grob 3 Stunden wurde zuvor berechnet. An windstillen Tagen fliegt der Ballon nicht allzu weit weg, was die Verfolgung gemütlicher macht, daher konnte auch an diesem Tag erst alles aufgeräumt, die Wasserflaschen aufgefüllt und ein Eis gegessen werden.

Juli 2021

BUBBLE 3 ebenfalls erfolgreich gestartet

Dieser Sommer war von erfolgreichen starts gekrönt. Mit BUBBLE 3 konnte das neue Gondeldesign verifiziert werden.

Mehr zum Thema

Studentische Wetterballons

Studentische Experimente an Bord von Wetterballons bieten eine einzigartige Möglichkeit, die oberen Atmosphärenschichten zu erforschen. Wetterballons, die oft bis in die Stratosphäre aufsteigen, tragen Sensoren und Messgeräte, mit denen Studierende Daten über Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit und Strahlung sammeln können. Diese Bedingungen, die der Marsatmosphäre ähneln, machen Wetterballons zu einer kostengünstigen Plattform für Experimente zur Erforschung extraterrestrischer Umgebungen. Solche Projekte fördern praktisches Lernen und interdisziplinäre Zusammenarbeit, da sie Kenntnisse aus Physik, Meteorologie, Ingenieurwissenschaften und Informatik vereinen.

Die Entwicklung von Experimenten für Wetterballons stellt Studierende vor reale technische Herausforderungen, wie die Konstruktion robuster Messgeräte, die den extremen Temperaturen und geringen Drücken standhalten müssen. Zudem müssen die Nutzlasten leicht und aerodynamisch gestaltet sein, um den begrenzten Auftrieb des Ballons nicht zu beeinträchtigen. Neben der Hardware ist auch die Software entscheidend: Sensoren müssen programmiert und Datenlogging-Systeme entwickelt werden, die während des Fluges autonom arbeiten. Derartige Herausforderungen bieten Studierenden eine hervorragende Gelegenheit, wertvolle Kompetenzen in Projektmanagement und technischer Problemlösung zu erwerben. Diese Experimente tragen nicht nur zur Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftler:innen und Ingenieur:innen bei, sondern liefern auch wertvolle Daten für die Wissenschaft.

Wir suchen dich!

Hat BUBBLE dein Interesse geweckt? Wir sind immer auf der Suche nach neuen Mitgliedern!

Egal ob du gerade im 1. Semester anfängst oder schon Raumfahrtexperte bist und egal, was du studierst: Wir finden für alle eine spannende Position in unserem Team. Alle unsere Projekte sind in Subsystemen organisiert, die für verschiedene Teilbereiche verantwortlich sind. Falls du jetzt schon weißt, worauf du Lust hast, kontaktiere uns!

Eine Teilnahme an BUBBLE ist aufgrund der Beendigung des Projektes nicht mehr möglich, jedoch sucht das weiter entwickelte Projekt PARSEC immer nach neuen Mitgliedern!

BUBBLE Subsysteme

Projektleitung

Unsere Allrounder, die das Projekt zusammenhalten. Hier werden Deadlines im Auge behalten, die Kommunikation gemanaget und Teamevents organisiert. Erfahrene Vereinsmitglieder schaffen einen Rahmen für ein erfolgreiches Projekt.

Structure

Das Structure-Subsystem kümmert sich um den mechanischen Teil der Kapsel, primär also um die Entwicklung und Fertigung des Gehäuses und der mechanischen Interfaces an die Payloads. Auch muss das Structure-Team die Vorgaben an die bezahlten Payloads definieren, um diese nahtlos integrieren zu können.

Electronics

Das Electronics-Team kümmert sich neben der Auswahl passender Komponenten auch um das elektronische Design der einzelnen Platinen und Experiment-Anschlüsse sowie um das Layout des Gesamtsystems. Auf teils selbstentwickelten Leiterplatten werden Aufgaben von der Stromversorgung bis zur Datenkommunikation und -speicherung ausgeführt.

Software

Sowohl auf dem Hauptcomputer wie auch auf jedem weiteren Microcontroller läuft Software, die den Betrieb und die Kommunikation zwischen den Komponenten sicherstellt. Dabei muss das Team auf die besonderen Herausforderungen der Payloads eingehen. Funktioniert die Software nicht, funktioniert das Projekt nicht!

Förderer und Sponsoren