TOADY

Bildnachweis: „Wetterballon mit Amateurfunknutzlast, Fallschirm und Radartarget wenige Sekunden nach dem Start“ Autor: Harald Linden Quelle: Wikimedia Commons Lizenz: GNU General Public License, Version 2 oder später
Überblick:
Maximales Startgewicht ü.A.: 1.600 g
Maximale Platzhöhe des Ballons: 36.000 m
Durchschnittliche Aufsteigsgeschwindigkeit: 4-5 m/s
Projektbeschreibung
Das Projekt TOADY beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz einer Wetterballonsonde. Es entstand in Zusammenarbeit mit der DHBW Ravensburg, die im Rahmen mehrere Ballonstarts dem Verein die Möglichkeit bietet, eigene Elektronikkomponenten für die Ballonsonde zu entwickeln. Ziel ist es, neben klassischen atmosphärischen Messungen auch akustische Experimente in großen Höhen durchzuführen.
Warum aber beschäftigt sich ein studentischer Raumfahrtverein mit Wetterballonsonden? Die Antwort ist einfach: Eine Ballonsonde hat sehr viele Gemeinsamkeiten mit einem Satelliten! Beide müssen unter (für ihre jeweilige Höhe) extremen Umweltbedingungen autonom funktionieren und können höchstens über eine Funkverbindung Daten mit dem Bodenpersonal austauschen. Auch das Starterlebnis ist vergleichbar: Einmal gestartet gibt es auch bei einem Wetterballon kein zurück mehr und manuelle Eingriffe sind unmöglich – alles hängt an der Qualität der autonomen Systeme an Bord der Sonde!
Der Wetterballon von TOADY wird eine Höhe von ca. 36.000 Metern erreichen, bevor die Hülle platzt und die Sonde an einem Fallschirm zu Boden sinkt. Der Aufstieg geht durch die Troposphäre mit einer Umgebungstemperatur von ca. -50° C bis in die Stratosphäre, in der die UV-Strahlung beachtlich höher ist als sogar im Hochgebirge. Während des Flugs werden deshalb Wetter- und Strahlungsdaten erfasst, Bewegungsparameter zur Rekonstruktion der Flugbahn ohne GNSS bestimmt und auch Schallmessungen durchgeführt.
Nach dem ersten erfolgreichen Flug im Mai 2025 sind weitere Missionen mit optimierter Elektronik geplant, um die aktuellen Experimente zu verfeinern und präzisere Messungen durchführen zu können. Langfristig soll das Projekt eine Plattform für Studierende und Nachwuchsforschende bieten, um sich mit autonomen Messsystemen und experimenteller Atmosphärenforschung auseinanderzusetzen.
Die gewonnenen Daten sollen dabei die Grundlage für verschiedene, zukünftige Experimente dienen.
Einerseits ist beabsichtigt, die Flugbahn des Ballons alleine auf Basis der Daten seiner Bewegungs- und Umgebungssensoren zu rekonstruieren. Die berechnete Route soll dann mit den Aufzeichnungen der GNSS-Empfänger verglichen werden. Bei guter Übereinstimmung soll in den kommenden Missionen die Flugbahnberechnung bereits an Bord der Ballonsonde geschehen und per Funk auf den Boden übertragen werden.
Die zweite, spannende Idee für zukünftige Experimente ist die Untersuchung möglicher SOFAR-Effekte (SOund Fixing And Ranging) in der Atmosphäre. Dabei handelt es sich ursprünglich um ein physikalisches Phänomen der Schallübertragung in verschiedenen Wasserschichten, das aus der Ozeanographie bekannt ist. Aktuelle Theorien und Forschungen aus den USA deuten aber darauf hin, dass ähnliche Effekte auch in bestimmten Luftschichen auftreten können.
Timeline
Oktober 2024
Projektstart
Anfang Mai 2025
Ballonstart
Mai/Juni 2025
Datenauswertung
Juni 2025
vorläufiges Projektende, Überarbeitung der Experimente


Experimente
Atmosphären-
daten
Messung von „klassischen“ Wetterdaten wie Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit, aber auch UV- und Gamma-Strahlung
Positions-
bestimmung
Messung uns Aufzeichnung von Bewegungsdaten und Umweltparametern zur nachträglichen Rekonstruktion der Flugbahn
Akustische Messungen
Erste Versuche der Aufzeichnung von (Umgebungs-)Schall und der Erzeugung von akustischen Signalen in der Stratosphäre
Team

Stefan Wertheimer
kommiss. Projektkoordinator

Julian Huster
Elektronikentwicklung
Partner
