Misurare l'altitudine di una sonda in assenza di pressione

Discussioni tecniche
#1

Buongiorno a tutti, mi chiamo Lorentio e sono nuovo in questo forum.
Io sto “lavorando” a un razzo sonda (da solo) e mi è sorto un dubbio:
(Come si misura l’altitudine di una sonda in assenza di pressione?)
Penso che usando un comune sensore barometro di arduino, esso calcola l’altezza in base alla pressione atmosferica (se non erro). Perciò mi è sorta questa domanda. Nello spazio, dove non c’è pressione (si potresti trovare qualche atomo di idrogeno per metro cubo ma è del tutto irrilevante) in base a cosa si calcola l’altitudine?
Pensando mi sono venute in mente solo due suluzioni:
1- Laser (calcolare il tempo impiegato dalla luce a percorrere una certa distanza)
2- Accelerazione di gravità (al livello del mare è 9.8 N e più ci si allontana diminuisce, potrebbe essere usato per calcolare l’altitudine?)

Grazie per le risposte, è la prima volta che frequento un forum perciò forse ho sbagliato sezione o categoria. :slight_smile:

#2

Benvenuto!

Mi vengono in mente 4 modi:

  • Inerziale -> dall’accelerazione ti puoi ricavare le velocità e quindi la posizione
  • GPS -> con un semplice ricevitore GPS se non raggiungi quote elevate non dovresti avere troppi problemi
  • Radar (1) -> il razzo misura tramite un radar puntato verso terra l’altezza (ma penso sia alquanto difficile da fare per svariati problemi)
  • Radar (2) -> Un radar da terra misura l’altezza e poi la comunica al razzo tramite link RF (comunque difficile da realizzare

Le soluzioni da te proposte potrebbero essere teoricamente realizzabili ma per il Laser dovresti avere a disposizione molta energia (che difficilmente puoi portarti dietro sul razzo) e dovresti riuscire a puntarlo in modo preciso. L’accelerazione invece sebbene è misurabile facilmente non penso che lo si possa fare con una precisione tale da ricavarne l’altezza a quote basse, o per lo meno con sensori non troppo costosi.

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#3

GPS

Per il tuo progetto ti consiglio di dare un’occhiata ai moduli Ublox :slightly_smiling_face:
Hai un refresh rate non molto alto, ma dato nell’intervallo di aggiornamento puoi calcolarlo con la tua IMU.

#4

Grazie per le risposte.
Vorrei sapere un vostro parere:
Per la propulsione del razzo ho pensato anche a H2+O2 gassosi, non liquidi.
Ho molte volte prodotto H2 e O2 attraverso elettrolisi (progetto anche di terza media anni fa’) e ho pensato che potrebbe essere usato in questo modo:
Razzo con la sonda (che sarebbe un piccolo computer di bordo con vari sensori e una buona fotocamera, ho pensato alla nuova fotocamera con obiettivo di raspberry pi, gps e modulo 3G cosi quando il razzo o almeno la testata comincia a scendere sotto i 30 km posso ricevere in tempo reale una mail con le coordinate) sulla rampa di lancio con a pochi metri collegati il generatore di H2 e O2 che con due tubi distinti vanno al razzo e lo riforniscono con il gas in 2 diversi serbatoi (ci vorranno parecchie ore).
Per la sicurezza ho pensato di mettere anche una valvola che si possa aprire con qualche servo da remoto nel caso si debba “abort the mission” e cosi i gas si scaricherebbero, l’idrogeno comincerebbe subito a salire nella parte superiore dell’atmosfera.
Cosa ne pensate?
Se volete fatemi domande, magari approfondisco sul computer di bordo se interessa a qualcuno :slight_smile:

#5

Lanciare un razzo è qualcosa di molto complesso sia dal punto di vista pratico che dal punto di vista burocratico qui in europa, specialmente in Italia.

Senza considerare la pericolosità del maneggiare ossigeno ed idrogeno assieme, anche se gassosi, in quantità consistenti… ed il fatto che in forma gassosa non penso ti portino a grandi altitudini senza grandissime pressioni in gioco.

Non voglio essere paternalista perchè io stesso mi diletto in progetti avventati spesso e volentieri.
Ma prima di cominciare qualsiasi tentativo perfavore documentati bene [1] e valuta ogni implicazione di sicurezza e legale. :point_left:
Tanto più che da quello che hai scritto aprendo questo topic mi sembra che tu stia sottovalutando la complessità della cosa.

  1. Ci sono molte cose da poter studiare prima… per l’esperienza di vari gruppi hobbistici negli stati uniti o Copenhagen Suborbitals ↩︎

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#6

:+1:
Ci sono miscele di propellenti molto meno reattive e molto piu’ sicure da maneggiare.
Alcune idee le trovi in questo vecchio ma sempre valido manuale.

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#7

Buonasera, grazie bigshot per la critica costruittiva, probabilmente hai ragione sul fatto che ne ho parlato con superficialità. Infatti per me è una cosa mai fatta e so che è molto complicato lanciare un razzo, in termini di sicurezza, costi, tempistiche e burocrazia.
Forse ho parlato con superficialità sulla questione dei carburanti, ma non ho ancora testato nulla. Nella mia progettazione sono ancora alla sonda (computer di bordo) e non ho mai toccato argomenti motori.
Infatti io avevo intenzione di usare il “metodo scientifico” e fare piccoli esperimenti, facendo misure e vedere cosa è più efficente in termini di costi e spinta, senza trallasciare la sicurezza.

Se avete consigli mi farebbero molto piacere. Grazie

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#8

beh intanto potresti testare la tua elettronica come “passeggera” su un drone… e magari se questo drone te lo costruisci tu partendo da piattaforme open come pixhawk/px4 puoi anche cominciare a capire come gestire GPS/IMU.
E se te ne intendi un po’ di software potresti provare ad adattare px4 per il tuo futuro razzo… (in realtà ho già visto qualcosa su github).
Anche qui però devi stare un po’ attento al lato burocratico e male non farebbe intanto avere la “mini-licenza” per operazioni non critiche rilasciato da ENAC… così intanto potresti capire la struttura legale di quello che sta e si muove nel cielo.

Per quanto riguarda la propulsione invece partirei a piccoli step incrementali partendo dalla basi del razzimodellismo come suggerito da @marcozambi per costruire la necessaria esperienza rimanendo in sicurezza.
Da lì poi capirai cosa vuoi davvero costruire e quanto tempo vorrai davvero investire in un’impresa complicata come quella che ci hai descritto.

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