Ballongfotografi taget från 25 km. Bildkredit: Paul Verhage. Klicka för att förstora.
Paul Verhage har några bilder som du skulle svär att tagits från rymden. Men Verhage är inte en astronaut, och han arbetar inte heller för NASA eller något företag som har satelliter som kretsar runt Jorden. Han är lärare i Boise, Idaho skolområde. Hans hobby är dock ur denna värld.
Verhage är en av cirka 200 människor i USA som startar och återvinner det som har kallats en "fattig mans satellit." Amateur Radio High Altitude Ballooning (ARHAB) tillåter individer att starta fungerande satelliter till ”nära rymden”, till en bråkdel av kostnaden för traditionella raketuppskjutningsfordon.
Vanligtvis är kostnaden för att lansera allt i rymden på vanliga raketer ganska hög och når tusentals dollar per pund. Dessutom kan väntetiden för nyttolast på ett manifest och sedan lanseras vara flera år.
Verhage säger att den totala kostnaden för att bygga, lansera och återvinna dessa nära rymdfarkoster är mindre än 1 000 dollar. "Våra startbilar och bränsle är latex väderballonger och helium," sade han.
Dessutom, när en enskild eller liten grupp börjar utforma ett nära rymdfarkoster, kan det vara klart för lansering inom sex till tolv månader.
Verhage har lanserat cirka 50 ballonger sedan 1996. Nyttolast på hans nära rymdfarkoster inkluderar mini-väderstationer, Geiger-räknare och kameror.
Nära rymden ligger mellan 60 000 och 75 000 fot (~ 18 till 23 km) och fortsätter till 100 mil, där utrymmet börjar.
"I dessa höjder är lufttrycket endast 1% av det vid marknivå, och lufttemperaturerna är ungefär -60 grader F," sade han. "Dessa förhållanden är närmare Mars ytan än jorden."
Verhage sade också att på grund av det låga lufttrycket är luften för tunn för att bryta eller sprida solljus. Därför är himlen svart snarare än blå. Så, vad som ses på dessa höjder är mycket nära det skyttelastronauterna ser från omloppsbana.
Verhage sade att hans högsta flygning nådde en höjd av 3500 fot (35 km), och hans lägsta gick bara 8,4 meter från marken.
Huvuddelen av ett nära rymdskepp är flygdatorer, ett flygram och ett återhämtningssystem. Alla dessa komponenter kan återanvändas för flera flygningar. "Tänk på att bygga detta nära rymdfarkoster som att bygga din egen återanvändbara rymdfärja," sade Verhage.
Avioniken driver experiment, samlar in data och bestämmer rymdskeppets status, och Verhage gör sina egna flygdatorer. Flygramen är vanligtvis den billigaste delen av rymdskeppet och kan tillverkas av material som Styrofoam och Ripstop Nylon, sammansatt med hett lim.
Återställningssystemet består av en GPS, en radiomottagare som en skinkradio och en bärbar dator med GPS-programvara. Dessutom, och förmodligen viktigast, är Chase Crew. "Det är som en vägsamling," säger Verhage, "men ingen i Chase Crew vet helt säkert var de kommer att hamna!"
Processen att starta ett nära rymdfarkoster innebär att kapseln är klar, fylla ballongen med helium och släppa den. Uppstigningsnivåer för ballongerna varierar för varje flygning men är vanligtvis mellan 1000 och 1200 fot per minut, med flygningarna som tar 2-3 timmar för att nå apogee. En fylld ballong är ungefär 7 meter lång och 6 fot bred. De expanderar i storlek när ballongen stiger upp och på maximal höjd kan vara över 20 fot bred.
Flyget slutar när ballongen brister från det reducerade atmosfärstrycket. För att säkerställa en god landning är en fallskärm fördistribuerad före lansering. Ett nära rymdfarkoster kommer att frigöra fall, med hastigheter över 6 000 fot per minut tills cirka 50 000 fot i höjd, där luften är tät nog för att bromsa kapseln.
GPS-mottagaren som Verhage använder signalerar sin position var 60: e sekund, så efter att rymdskeppet landar vet Verhage och hans team vanligtvis var rymdskeppet är, men att återhämta det handlar mest om att kunna komma dit det ligger. Verhage har bara tappat en kapsel. Batterierna dog under flygningen, så GPS fungerade inte. En annan kapsel återvanns 815 dagar efter lanseringen, som hittades av Air National Guard nära ett bombningsområde.
Vissa ballonger återvinns bara 10 mil från lanseringsplatsen, medan andra har rest över 150 mil bort.
"En del av återvinningarna är enkla," sade Verhage. ”I en flygning fångade en av min chaufför, Dan Miller, ballongen när den landade. Men vissa återhämtningar i Idaho är tuffa. Vi har tillbringat timmar på att klättra på ett berg i vissa fall. "
Andra experiment som Verhage har flyttat inkluderar en synlig ljusfotometer, medium bandbreddfotometrar, en infraröd radiometer, en gliddropp, insektsöverlevnad och exponering av bakterier.
Ett av Verhages mest intressanta experiment involverade att använda en Geiger-räknare för att mäta kosmisk strålning. På marken upptäcker en Geiger-räknare cirka 4 kosmiska strålar per minut. Vid 62 000 går räkningen till 800 räkningar per minut, men Verhage upptäckte att över den höjden räknar räkningen ner. "Jag lärde mig de primära kosmiska strålarna från den upptäckten," sade han.
Att flyga experimenten är en fantastisk upplevelse, sade Verhage, men att starta en kamera och få bilder från Near Space ger en ersättningsbar "wow" -faktor. "Att ha en bild av jorden som visar dess krökning är ganska fantastiskt," sade Verhage.
”För kameror,” fortsatte han, ”ju dammare de är bättre. För många av de nyare kamerorna har en energisparfunktion, så de stängs av när de inte används på så många minuter. När de stängs av på 50 000 fot finns det inget jag kan göra för att slå på dem igen. ”
Medan digitala kameror är enkla att gränssnitta med flygdatorn, sa Verhage, kräver de några uppfinningsrika ledningar för att inte hålla kameran stängd. Han sa att hittills har hans bästa foton kommit från filmkameror.
Verhage skriver en e-bok som beskriver hur man bygger, lanserar och återställer ett Near Rymfarkost, och de första åtta kapitlen finns tillgängliga gratis online. E-boken kommer att ha 15 kapitel när den är färdig, totalt cirka 800 sidor lång.
Parallax, företaget som tillverkar en mikrokontroller sponsrar e-bokens publikation.
Verhage undervisar i elektronik vid Dehryl A. Dennis Professional Technical Center i Boise. Han skriver en två månaders kolumn om sina äventyr med ARHAB för tidningen Nuts and Volts, och delar också sin entusiasm för rymdutforskning genom NASA / JPL Solar System Ambassador-programmet.
Verhage sa att hans hobby innehåller allt han är intresserad av: GPS, mikrokontroller och rymdutforskning, och han uppmuntrar alla att uppleva spänningen att skicka ett rymdskepp till Near Space.
Av Nancy Atkinson
