Projet 2021-2022 : Stratos


Participants et déroulement


Le projet a été mené par :
Ce projet, sur lequel tous les élèves et étudiants ont travaillé tout au long de l'année, a été ponctué d'évènements :

Quelques éléments techniques


Partie embarquée


Le système principal est fourni par le CNES (émetteur Kikiwi), et permet :


Un schéma d'architecture est présenté ci-dessus (cliquer pour voir l'image complète), avec les mesures embarquées : L'ensemble est alimenté par 2 piles 4.5V, assurant un fonctionnement pendant plus de 12h

Le système secondaire a été réalisé à l'IUT de Valence (étudiants, enseignants) et permet :


Un schéma d'architecture est présenté ci-dessus (cliquer pour voir l'image complète), avec les mesures embarquées : L'ensemble est alimenté par 2 accumulateurs LiPo 3.7V/3000mAh, assurant un fonctionnement pendant plus de 12h
2 caméras autonomes (semblables à des GoPro) permettent de filmer :

Ces caméras sont alimentées par leur batterie interne, rechargée en permanence en USB via un sytème composé d'un accumulateur LiPo 3.7V/8000mAh et un dispositif d'élévation de tension à 5V), assurant un fonctionnement pendant plus de 5h.

Partie mécanique


La nacelle, réalisée par les collégiens, est un cube polystyrène extrudé de 25x25x25cm (collé/renforcé), d'une masse d'environ 250g.
Ci dessous, quelques photos des éléments intégrés (presque prêt à voler, tout n'est pas connecté), sur lesquelles on retrouvera les capteurs et systèmes présentés précédemment.


Partie sol


La nacelle possède 3 dispositifs radio différents :

Un schéma d'architecture est présenté ci-dessus (cliquer pour voir l'image complète), avec les différentes solutions de suivi :


Vol de Stratos


En résumé


La prévision à H-6 (cliquer pour aggrandir), réalisée via CUSF Landing Predictor, promettait une randonnée sympatique à Méaudre pour aller le récupérer ;-)


Après avoir décollé à 11h30 le 16 mai 2022, Stratos a éclaté un peu après 13h à 29000m au dessus du Vercors (un peu à l'Ouest de Méaudre), en décalage à l'Est de la prévision. Il a attéri une heure plus tard à Brié et Angonne, pas loin de Vizille, dans un champs bordé d'arbres.

Il a été récupéré rapidement grâce à la balise LoraWan (relayée par une passerelle à Uriage) et la balise Radio-Amateur (suivi depuis leur voiture).


Les résultats sont positifs, et les vidéos embarquées très réussies (cf. plus bas).
Quelques photos ci-dessous (cliquer pour aggrandir), notamment des captures d'écran de l'éclatement filmé à 240 images/s.

   
   
   


La trajectoire partielle (il manque les dernières minutes de descente) est toujours visible sur le site de suivi de la balise radio amateur ici (cliquer sur charger tracé pour faire réapparaitre l'ensemble de la trajectoire).

Extraits des vidéos embarquées (décollage, éclatement, atterrissage)





Suivi et télémesures


Kikiwi (système principal)

Les données et positions collectées par le système Kikiwi et stockés sur la carte SD embarquée sont disponibles ci-dessous au format CSV :


ESP32-LoRaWan (système secondaire)


Le fichier disponible ici contient les données collectées par le système secondaire pendant le vol, avec dans l'ordre :

Le suivi a été effectué grâce à la mise en place d'un tableau de bord sur la plateforme TagoIo grâce aux messages relayés sur The Things Network. Les données collectées (un message toutes les 2 minutes) sont disponibles ici, on y retouve un sous-ensemble des mesures ainsi que des informations spécifiques au réseau TTN (identifiant et localisation de la passerelle ayant le mieux reçu le message, ...).

Ci-dessous, on peut retrouver des captures d'écran (cliquer pour aggrandir):

 
 

Articles de presse


Le projet a fait l'objet de la photo de la semaine dans l'hebdomadaire L'impartial et un article a été publié dans le Dauphiné Libéré (cliquer pour aggrandir).



Quelques compte-rendus et témoignages d'élèves


N.B. Les commentaires suivants sont retranscrits à l'identique mais anonymés.

Descriptif minute par minute (Sacha)



Qualification de la nacelle


(Ariane) Lors de la qualification de la nacelle nous avons du vérifier que la nacelle était homologuée. Nous avons du vérifier la masse de la nacelle (la balance n’avait pas assez de pile donc elle nous affichait que la nacelle était trop lourde mais après avoir changé de balance après de petite complications la nacelle pesait environ 1.8 kg) ensuite nous avons dû vérifier que tous les capteurs fonctionnaient grâce aux courbes d’étalonnage déjà effectuées que l’on avait présenté en exposé. Le capteur de pression, les différents capteurs de température interne et externe ainsi que l’hygrométrie et la luminosité. Tous fonctionnaient plus ou moins. Ensuite nous avons fait un bilan avec le suiveur pour être sur de tout. il avait une liste et il fallait que la nacelle corresponde à cette liste. Par exemple, elle ne devait pas contenir d’objet dangereux ou larguer un objet dans le ciel, il ne fallait pas qu’elle ait plus d’une certaine tension, nos piles avaient au maximum 9V donc tout était bon. Il y avait plein de critères mais tous étaient bons, c'est ça que la nacelle a pu être envoyées.

(Sacha) Mon rôle durant la qualification de la nacelle a été d'effectuer sous l'oeil de l'aérotechnicien, un ensemble de mesures et de tests liés à la nacelle et aux instruments embarqués afin de vérifier que tous les aspects de la nacelle respectent correctement le cahier des charges établi au préalable et d'obtenir l'autorisation de décollage. Nous avons mesuré une dernière fois les dimensions de la nacelle, nous l'avons pesée et nous avons également testé les capteurs d'hygrométrie, de température interne et externe à la nacelle, de luminosité et de pression. Pour cela, les capteurs étaient en liaison avec un ordinateur qui affichait les données en temps réel et sous forme de courbes. Nous avons donc fait varier le paramètre mesuré par chacun des capteurs et vérifié si la courbe réagissait normalement. Par exemple, pour le thermomètre, nous avons approché un bloc de glace du capteur et vérifié que la courbe diminuait. Enfin, nous avons dû répondre à quelques questions complémentaires relatives à la sécurité du vol et à d'autres attendus du cahier des charges avant d'enfin obtenir l'autorisation de décollage une fois que la check-list de l'aérotechnicien était entièrement complétée.


Chaine de vol


(Ariane) Pour la chaine de vol, nous avons du préparer le parachute de la nacelle. Nous avons d’abord attaché les ficelles du haut qui faisaient 20cm dont une de 30 cm. Nous avons rajouté 10 cm pour pouvoir faire les nœuds qui allaient être reliés au ballon. Nous avons fait des noeuds de mousqueton. Ensuite nous avons attaché les ficelles qui allaient être attachées à la nacelle. Pour cela, nous avions des ficelles de 2m40 sauf 2 qui étaient de 2m70. Toutes ont été raccrochées à un anneau anti torche. Il fallait environ 2 mètres, mais nous avons gardé de la marge pour faire les noeuds de cabestan. Il fallait que toutes les ficelles soient de la même longueur afin que le parachute ne soit pas penché et qu’il ralentisse vraiment la chute pour que la nacelle reste intacte.

(Naëlle) Le rôle de notre groupe était d’accrocher ensemble les éléments constituant la chaîne de vol, dans le bon ordre : le parachute, le réflecteur radar puis la nacelle contenant les capteurs. Premièrement, nous avons dû accrocher le parachute par en haut et par en bas à l’aide de noeuds solides. Les cordes de la partie haute mesuraient 25cm et permettaient d’attacher le parachute au ballon. Les cordes du bas mesuraient 1m20 et reliaient le parachute à un anneau stabilisateur grâce à des noeuds de cabestan. Nous avons ensuite testé la résistance du parachute dans la cour. Deuxièmement, nous avons préparé la nacelle : nous avons placé de la ficelle sur chaque côté de la boite « Comme un paquet cadeau ! », pour qu’elle soit bien stable. Finalement, nous avons relié tous les éléments entre eux : d’abord le parachute et l’anneau stabilisateur au réflecteur radar, puis ce dernier à la nacelle. Une balise a été rajoutée pour permettre de localiser la nacelle. Nous avons fixé le tout au ballon gonflé et accompagné les différents éléments lors du largage du ballon.


Interviews (Prunelle)


Tout au long de nos interviews nous avons posé les questions suivantes :

Certaines personnes n’ont pas répondu à certaines questions car ça ne semblait pas pertinent au vu de leur rôle dans le projet ou car il ne savait pas quoi répondre.

Groupe de cinq collégiens du triboulet :


Enseignante extérieure au lycée (qui participera au projet en 2022-2023):


Une élève de seconde:


Un élève de seconde:


Deux élèves de seconde:


Les radio-amateurs (ils font de la radio électronique depuis 50 ans. Ils font tous eux-mêmes) :


Un étudiant de l’IUT de Valence :


L'aérotechnien du CNES :