Carlolinum Osnabrück

CanSat-Wettbewerb

Der CanSat-Wettbewerb wird von der Europäischen Weltraumbehörde (ESA) ausgeschrieben:

„Ein Wettbewerb für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II
Ein CanSat ist ein "Satellit" in der Größe einer Getränkedose, der von Schüler-Teams entwickelt, gebaut und programmiert wird. Dieser Mini-Satellit wird mit einer Rakete auf eine Höhe von etwa tausend Metern gebracht und sinkt dann an einem Fallschirm zu Boden. Dabei soll der Satellit Messungen durchführen und andere Aufgaben ausführen, für die er konstruiert worden ist.“

Unser Projekt findet sich unter:

http://cansat.de/CanSat%202015/TeamCaRoSat.html

Unser "Satellit" wird Anfang Oktober auf dem Flugplatz Rotenburg/Wümme gestartet.

Teambetreuer: Dr. Werner Gieseke

Bericht des Teams

Wir sind das Team CaRoSat, eines der zehn Teams, die für den deutschen CanSat-Wettbewerb 2015 der ESA eingeladen wurden. Insgesamt hatten sich 18 Teams beworben.

Unser Team besteht aus vier Schülern und einer Schülerin der Jahrgangsstufe 11.

Der Wettbewerb

Der CanSat Wettbewerb findet dieses Jahr zum zweiten Mal in Deutschland statt. Das Siegerteam wird für den internationalen CanSat Wettbewerb im nächsten Jahr zugelassen.

Eine Rakete setzt den CanSat in einer Höhe von etwa 1000 m aus. Er sinkt am Fallschirm zu Boden und führt während des Flugs verschiedene Aufgaben („Missionen“) aus. Die primäre Mission ist vorgegeben, für die sekundäre Mission hat jedes Team eine eigene Aufgabe entwickelt.

Die Missionen

Die primäre Mission besteht darin, die Temperatur und den Luftdruck während des Falls messen. Aus den Luftdruckdaten soll die Höhe ermittelt und aus den Temperaturen ein Höhenprofil für die Temperatur angelegt werden.

Als sekundäre Mission entwickeln wir ein Trägheitsnavigationssystem zur Ermittlung des zurückgelegten Weges und der Drehbewegung des Cansat und überprüfen deren Genauigkeit durch davon unabhängige Messgrößen.
Mit einem Beschleunigungssensor und einem Gyroskop werden die lineare und die Winkelbeschleunigung gemessen. Daraus werden der zurückgelegte Weg und der Drehwinkel ermittelt.          
Durch GPS-Messungen soll eine Referenz hergestellt werden, die einen Test der Ergebnisse der Wegberechnung aus der gemessenen Linearbeschleunigung ermöglicht. Die aus der Drehbeschleunigung errechnete Drehbewegung soll verglichen werden mit der aus der Messung der Richtung des Magnetfeldes bestimmten Drehung.          
Weiterhin soll während des Sinkflugs ein Video von der Landestelle aufgenommen werden. Durch Vergleich der Bilder kann eine Drehbewegung rekonstruiert werden und aus der Größenänderung kann auf die Höhenänderung geschlossen werden.

Der Aufbau

Wir haben die benötigten Sensoren und die Kamera beschafft und getestet. Außerdem wurden der Sender und der Empfänger für die Datenübertragung per Funk getestet.

Ein Dank geht an Prof. Steinhoff und Herrn Glinka (Student) von der Studiengruppe „Project Stratosphere Balloon Research“ des Fachbereichs Physik der Universität Osnabrück. Wir wurden u. a. beraten zu Alternativen bezüglich unserer Sensorenauswahl. Herr Glinka hat für uns einen Lötkurs durchgeführt, bei dem wir mit einem Timer-IC NE555 eine Blinkschaltung aufgebaut haben. Da die meisten von uns vorher noch nicht gelötet hatten, war der Lötkurs sehr hilfreich.

Das mechanische Grundgerüst des CanSat und Platinen mit einem Arduino-Mikrocomputer wurden von der ESA zur Verfügung gestellt.

Bei dem Fallschirm haben wir uns für einen Kreuzfallschirm entschieden. Wir haben einen Prototypen aus Fallschirmseide genäht. Für die Tests haben wir ein Sandsäckche mit dem Gewicht des CanSats aus verschiedenen Höhen am Fallschirm fallen lassen. Ein Dank geht hier an Herrn Niemeyer, Küster an St. Marien in Osnabrück, der uns den Kirchturm der Marienkirche für unsere Versuche zur Verfügung gestellt hat.

Zum Empfang der Daten vom CanSat verwenden wir für die Bodenstation eine Yagi-Antenne und zum Speichern der Daten im CanSat eine SD-Speicherkarte.

Die Projekttage

Während der Projekttage am Carolinum haben wir intensiv am CanSat weitergearbeitet. Am letzten Tag haben wir ein Poster über unser Projekt gestaltet und in der Schule ausgehängt. Dadurch werden die Schulgemeinschaft und alle Besucher des Carolinums über das Projekt informiert.

Zuvor hatte schon die Neue Osnabrücker Zeitung über unser Projekt berichtet.

Das weitere Vorgehen

Bis zum Start im Oktober gibt es noch viel zu tun. Wir müssen alle Bauteile des CanSats in dem begrenzten Raum der Dose unterbringen. Eine große Herausforderung ist es, eine Software für den Mikroprozessor schreiben, die die Messwerte aller Sensoren ermittelt, daraus die gesuchten Größen berechnet und alle Ergebnisse per Funk übermittelt und auf eine Speicherkarte schreibt.
Nach der mechanischen und elektronischen Fertigstellung wird das Gesamtsystem diversen Tests unterzogen, um die „Flugtauglichkeit“ zu prüfen.

Schließlich müssen wir einen Bericht schreiben, in dem unser CanSat in seinem Aufbau und seiner Funktionsweise und der Weg dahin ausführlich dokumentiert werden.
Diesen Bericht haben wir inzwischen abgegeben.