Lâcher du ballon et exploitation des mesures

Le lâcher du ballon emportant tout le matériel de mesure a eu lieu le dimanche 16 octobre au village des sciences de l'INRA de Nouzilly.

 lâcher

Départ du ballon le 16/11/16 à 11h51 - INRA - Nouzilly (37) 

Petit résumé du lâcher

Écrit par Yann MASINSKI, Louis RAMU et Clément VIOLET – Elèves de 1ère S le . Publié dans Lâcher du ballon et exploitation des mesures

Lors de la fête de la science, le 16 octobre dernier, le fameux ballon stratosphérique a été lâché emportant avec lui la nacelle et tous les équipements cités précédemment.

Un premier dispositif de réception radio a été installé sur un minibus pour collecter les données du système GPS/APRS et suivre le ballon en plein vol.

Un second dispositif installé au sol était destiné à collecter les données de l’émetteur kiwi.

11h52min10s : Face à plus de 500 personnes, tout étant opérationnel, le ballon s’envole ;

11h52min11s : A peine envolé, nous avons perdu la réception radio provenant de l’émetteur kiwi… Lors de la récupération de la nacelle, nous avons constaté que ce disfonctionnement été du à une des connexions sur une pile qui était défectueuse.

12h20min10s : Au bout d’une demi-heure, censé monter avec une vitesse verticale de 5m.s-1, le ballon aurait du être à 9000 m d’altitude, or d’après les données GPS, il n’était qu’à environ 5000m. Après multiples remises en question des données GPS bien que concordantes avec les données en pression envoyées en même temps, l’aérotechnicien de Planète Sciences nous a dit que sur une bouteille d’hélium, son manomètre indiquait qu’elle était moitié vide. Il lui avait pourtant semblé que le ballon n’était pas sous gonflé donc avait décidé de le lâcher sans compléter.

12h40min10s : Censé atterrir à 150 km du lieu du lâcher, à Pithiviers (45), le ballon était maintenant, après une rapide estimation avec le logiciel Balloon Track et les vents du jour, censé atterrir à l’est de Paris. Notre professeur a donc décidé d’annuler la poursuite en minibus car trop longue et trop risquée. Nous avons confié cette tâche à une équipe de radioamateurs à notre grand désespoir.

13h00min19s : Appel de l’aviation civile de Paris, inquiète car notre ballon en approche de la région parisienne, est à une altitude d’environ 9000m, il va entrer dans le couloir aérien et ne monte pas assez rapidement. Cet appel peu rassurant mais heureusement reçu par les radioamateurs, a confirmé l’hypothèse de sous gonflage…

14h19min22s : alors que le ballon est encore en pleine ascension, à 23800 m au dire du GPS, nous perdons les données GPS. Ceci est d’autant plus inquiétant qu’il est en pleine région parisienne.

15h02min37s : Une trame GPS est à nouveau reçue ! La chaîne de vol est en train de redescendre. Ce système GPS/APRS n’était pas censé fonctionner au-delà de 17 km. Nous avons donc étaient chanceux qu’il fonctionne jusqu’à environ 24 km à l’ascension.

15h35min24s : dernière trame GPS collecté par une station de radioamateur, le ballon est encore à 695 m d’altitude. Les radioamateurs sont environ à 30 km…

15h40 min : le traceur dans la nacelle nous répond et nous donne la position exacte de la nacelle, non loin de Coulommiers (77), ce qui permettra aux radioamateurs à sa poursuite de la récupérer à 15h50min. Ouf, quel stress ! 

 

Suivi GPS du ballon grâce au site htpp://aprs.fi balise F6KCI-11 

 

Au final, la prudence a été nécessaire. Les seules données dont nous disposions sur la totalité du vol sont stockées sur la carte SD liée à la carte arduino !

Exploitation des mesures

Écrit par M. THIBAULT le . Publié dans Lâcher du ballon et exploitation des mesures

Dans un premier temps, il nous a fallu vérifier que les données en pression du seul capteur qui nous avait donné des valeurs cohérentes permettant d’accéder à l’altitude du ballon, à savoir celui de la carte arduino, étaient cohérentes avec les données GPS à notre disposition. 

On peut donc constater que le modèle de nivellement barométrique convient  jusqu’à environ 12 km d’altitude puisque parfaitement cohérent avec les données du GPS. Ceci est donc cohérent avec la littérature qui prévoit une validité du modèle sur [0-11km].

Ensuite, la modélisation que nous avons établie semble plus convenir même si au-delà de 20 km, nous pouvons noter un écart qui se creuse entre les données GPS et le résultat de notre calcul utilisant la pression (modèle vert ou personnel). Néanmoins, grâce au capteur de pression, nous avons pu estimer le temps d’ascension du ballon à 180 min, soit 3h de vol, avec une altitude atteinte comprise entre 30 et 31 km. Le ballon a donc eu une vitesse moyenne d’ascension de 2,8 m/ contre 5 m/s attendue. En effet, l’aérotechnicien de Planète Sciences a bien constaté qu’une bouteille d’hélium n’était pas pleine, mais il a préféré lâcher le ballon par crainte de le faire exploser avant le vol....

Dans un second temps, nous avons tracé le graphique représentant la fréquence d’ionisation en fonction de l’altitude dont voici ci-dessous un premier résultat :