Den richtigen Auftrieb einzustellen, ist eine Kunst. Das war meine Erkenntnis, nach dem Umgang mit unterschiedlichen Ballons und Frachtgewichten (Payload).

Für jede Hülle gibt es andere Werte. Aber genau diesen Wert auch am Ballon einzustellen, ist für den Erfolg der Mission von essentieller Wichtigkeit.  Ein Gramm zuviel Auftrieb sind schon um die 1000 Meter mehr Höhe. Verträgt dies die Hülle nicht, macht es Peng und er platzt.

Auch ich habe dazu gelernt. Für Starts mit RS41 Sonden nutze ich eine andere Methode als bei den Vorbereitungen bei einem WSPR-Sender.

Methode 1

Für den Start vorbereitet ist die RS41. Alles was mitfliegen soll, ist an ihr schon befestigt. Ich klemme sie mit einem dieser Tütenclips am Einfüllstutzen fest und versuche den Ballon durch mehrere Versuche des Nachfüllens oder Ablassens von Gas in der Schwebe zu halten. 

Durch Kombinieren der Clipse kann der Auftrieb genau ausgemessen werden.

Schwebt der Ballon beim Wunschauftrieb genau in der Luft, können die Sonde und Gewichte wieder abgenommen werden. Der Ballon kann nun verschlossen werden. Das zusätzliche Gewicht der abgeschnittenen Kabelbinder und der kurzen Schnur zum Zubinden kann mit 0,5 Gramm im Kopf dazugerechnet werden. Dieses Gewicht reduziert den Auftrieb ein wenig.  

Methode 2

Bei einem WSPR-Sender hat man die Antennen und eine längere Schnur zum Ballon. Das alles zum Austarieren des Auftriebs immer wieder an den Ballon zu machen um die Gas-Menge richtig einzustellen, ist sehr mühsam. Zusätzlich sind die Antennen auf Papprollen aufgewickelt, die später nicht mitfliegen, aber ein Eigengewicht haben. Da bleibt also nichts anderes übrig, alls alle Objekte einzeln zu wiegen und zu addieren. Die Papprollen vorher wiegen ohne Antennendraht und ihr Eigengewicht wieder abziehen, dann wieder den Auftrieb addieren. Mit diesem Gewicht wird nun eine Plastikflasche mit Wasser befüllt und mit einem Clips an den Ballon gehängt bis er schwebt. Sozusagen hänge ich ein Ersatzgewicht dran.

Die Berechnung hier mal in einem Beispiel:

• Gewicht der fertigen Sonde mit Solarzellen (ohne Antennen)
• Papprolle mit aufgewickeltem Antennendraht bzw. Leine mit Antennendraht
• Eigengewicht der Papprollen wieder abziehen (Übrig bleibt das Gewicht der Drähte und Schnur)
• Kabelbinder und Schnur zum Verschließen addieren. Denkt dran, dass die Kabelbinder abgeschnitten werden. Da das schwierig ist zu messen, hier meine Empfehlung: 0,5 Gramm dafür einzusetzen.
• Auftrieb addieren:  z.B. 13 Gramm

Die Flasche wird dann Tropfen für Tropfen mit kurzer Schnur, Flaschendeckel und einem Tütenclips zusammen auf das Summengewicht gebracht. Unser Ersatzgewicht ist fertig.

Eine Wage, die Nachkommastellen im Grammbereich anzeigt, ist hier unerlässlich. Auf Empfehlung hin, habe ich mir diese hier gekauft. 

Es ist das Helium, was wegen seiner geringen Mollekullargröße durch jede undichte Stelle sofort und langsamer durch verschiedenes Material diffundiert – also entweicht.

Ballone aus Latex verlieren rein durch die Hülle das kostbare Gas in wenigen Tagen und verlieren ihren Auftrieb. Aber es kann schon beim verschließen des gefüllten Ballons zu Problemen kommen. Es gibt viele Methoden den Ballon dicht zu machen – mal mit mehr, mal mit weniger Aufwand. In der Praxis hat sich folgende Vorgehensweise bei mir bewährt. Hier ist wirklich Achtsamkeit von Bedeutung. Ein kleiner Fehler, ein kleiner Ritz und der Spaß währt nicht lange.

Jeder Ballon hat eine Öffnung. Diese ist zwischen 2-3 cm breit und ca. 5 cm lang. Bei den billigen aus China ist die Öffnung angeschrägt. Die Bobos aus Polen haben einen horizontalen Schnitt. 

Nach dem Befüllen und austarieren mit Hilfsgewichten und Klammern zum temporären Abdichten gilt es nun alles sauber zu verschließen. Deshalb fange ich mit einem kleinen Kabelbinder an.  Dazu wird der Einfüllkanal mit der Hand gedreht, als würde man einen nassen Lappen auswringen. Den Kabelbinder schiebe ich ganz nach oben, ca. 1 cm unterhalb der Hülle. Gut zuziehen – bei Nutzung von Werkzeugen aufpassen das man die Hülle nicht berührt. Dann überstehenden Teil des Binders abtrennen. Den unter Umständen scharfen Grat am Kabelbinder versuchen unschädlich zu machen. 

Der Rest des Einfüllstutzens bleibt weiter eingedreht – nochmal nachdrehen – und wird zur Hälfte nach oben eingeklappt, so dass er doppelt nebeneinanderliegt. Ein zweiter Kabelbinder (normale Größe) wird jetzt um das Ende gezogen – gut festziehen – abschneiden, entgraten. Schaut mal ob ihr zu den Kabelbindern die Spezifikationen findet. Dann ist da auch angegeben, bis wieviel Grad Minus sie elastisch bleiben. Sonst besteht die Gefahr, dass sie wie Glas brechen. Ich benutze welche bis -40 Grad Celsius.

Zwischen den beiden Kabelbindern wird jetzt noch eine reisfeste Schnur mit cirka 20 cm Länge mit einigen Windungen gewickelt und wieder ordentlich festgezurrt. Ein paar Knoten drauf nach belieben. An dem Ende der Schnur kann später die Schnur zur Sonde angeknotet werden. Hier eine Skizze:

Just in dem Moment, als ich das WSPR Experiment mit dem instabilen Si5351 beerdigen wollte, bekam ich wieder einen Tipp aus dem Internet:  Es gibt Software für einen absolut kleinen Raspberry Rechner – den PICO.  Der ist nicht nur klein sondern auch günstig. Hierzuland für 7 Euro zu haben. 

Die Software habe ich mir angeschaut und musste feststellen, da sind noch Fehler drin, aber das ist ja kein Problem für mich. Ich habe sie passend gemacht und an den Pico einen GPS Baustein dran gemacht und ein paar Solarzellen. Die HF erzeugt die Software direkt mit der Hardware des Rechners. Auch hier kommen wieder 10 mW heraus. 

Verschiedene Testaufbauten folgten und wurden auch mit in den Urlaub genommen.

Der Trick hier bei der Software ist, dass die erzeugte Frequenz um Schwankungen in der Taktfrequenz des Rechners auszugleichen durch das am GPS Baustein zur Verfügung stehende PPS Signal korrigiert wird. Die Sendefrequenz ist auf das Herz genau und das auch bei jeder Temperatur. 

Noch in der Experimentierphase, hat ein anderer Entwickler die Software erheblich aufgewertet. Bis auch hier alle Bugs beseitigt waren, vergingen Monate und einige Stunden Testsendungen – auch aus der Luft.  Bis ein Ballon mit dieser Hardware das erste Mal die Erde umrundete, dauerte noch.

Aktuell ist die Software ausgereift, kann leicht konfiguriert werden und ist mit günstigsten Bauteilen für jeden zu haben. 

Die Software gibt es hier auf Github

Nun flogen schon viele RS41-Sonden, die bekanntlich auf 434 MHz senden, tagelang über Europa, aber irgendwann verschwanden sie im Osten. Wie ich anderweitig schon angedeutet hatte, sind da im Osten keine UKW Empfänger mehr. Eine weitere Verfolgen ist auch mit Tricks dort nicht möglich.

Ich wollte aber mehr. Unermüdlich machte ich mir Gedanken, wie ich einen WSPR Sender bauen könnte. Meine ersten Versuche waren mit einem Microcontroller und der bekannten Signalgenerator-Platine Si5351

Das hörte sich alles easy an. Also rann an den Speck und an einen Node-MCU gelötet und etwas Software besorgt und angepasst. 

Die Latex-Ballons flogen gut, aber dank der Solar-Zellen nun sichtbar, nie länger als 2-3 Tage. Wie bei Jahrmarktballons verlieren sie das Helium recht flott. Es mussten also neue Ballons her. Wieder war es gut Mitglied in einer Maillingliste zu sein und auf diesem Weg von „BoBo“ Ballons zu hören. 

Wo gibts die, wurde recherchiert und wieder: AliExpress liefert die frei Haus in 14 Tagen. Diese Ballons waren absolut durchsichtig – als Kristallklar bezeichnet und die Größenangabe schwankte zwischen 32 bis 36 Zoll – natürlich erst aufgeblasen. Somit sollte sich ein Durchmesser wieder von 90 cm ergeben. Ein paar Tipps zur Behandlung und wie man sie dicht bekommt habe ich beherzigt und war begeistert: sie flogen immer aus dem Einzugsbereich der europäischen Empfänger nach Tagen. Wir sahen sie jedoch nie wieder von Westen kommen. 

Zeitgleich bestellte ich dank einer Quellenangabe auch welche von Ballonimperium. Eine Firma, die in Polen sitzt und die gleichen „BoBos“ mit dickerer Folie lieferte. Anfangs für 2,50 Euro/Stück – heute fast 4 Euro. 

Wieder ein paar Impressionen von Flügen mit diesen Ballonen von Bobos aus Polen

Zur Zeit die bessere Wahl:  ballonimperium.de

Aus USA hörte man in Maillinglisten, dass alle Ballonstarter dort, die mehr als einen Tag in der Luft bleiben wollen, statt Batterien auf Solar-Panele setzt.

Da muss man aber erst mal sehen was es gibt. Günstig und leicht sollten sie sein. Eine Recherche für uns in EU zugängliche Quellen ergab: Die gibts nur in China. Also wieder AliExpress bemüht und für 100 Plättchen zu 5x5cm ca. 16 Euro bezahlt. 

Die Verarbeitung war sehr gewöhnungsbedürfig. Die ersten sind bei Lötübungen draufgegangen. Sie brechen sofort bei Belastungen und lassen sich nur mit Erfahrung verlöten. Es gibt da eine Beschreibung mit Bildern und sogar ein kurzes Video auf YouTube dazu von mir. Das verlinke ich hier später noch.

Die ersten Experimente fanden noch frei verdrahtet statt. Später habe ich ganze dünne Styprophor Platten (Trittschalldämmung für Fussbodenverlegung) entdeckt und seither klebe ich die auf einen Träger. Das war der Durchbruch und die Verluste reduzierten sich erheblich.

Hier ein paar Beispiel aus den ersten Tagen und Wochen:

Begonnen habe ich mit Latex-Ballons in weis oder roter Farbe. Teilweise bei Partybedarf in DL oder auch bei AliExpress besorgt. Kosteten um die 7 Euro für 5 Stück. Es waren etliche Versuche notwendig um herauszubekommen, wie viel Gramm Auftrieb man justieren muss und in welcher Höhe sie Platzen.