Liborius-Schulstation DK0LG: 2025

Offizielles Missionslogo

Es ist schon eine ganze Weile her, dass unsere Arbeitsgemeinschaft eine Ballonmission durchgeführt hat. So entstand die Idee, in einem Ballonexperiment eine neue Datenübertragungsmethode zu testen.

LoRa ist die Abkürzung für "Long Range" und steht für minimale Sendeleistung bei maximaler Reichweite. Die Technik dahinter ist das sogenannte Frequenzspreizverfahren. Dabei wird ein schmalbandiges Signal auf eine Bandbreite von 125 kHz aufgeweitet. Zunächst scheint das ein Nachteil zu sein, da das Signal schwächer wird und letztendlich im Rauschen zu verschwinden droht. Andererseits erhöht sich dadurch die Widerstandsfähigkeit gegenüber schmalbandigen Störungen. In Verbindung mit dem AX.25-Protokoll ergibt sich eine robuste Möglichkeit zur Übertragung von Daten und Positionsinformationen aus Ballonnutzlasten.

In Deutschland gibt es bereits eine gut ausgebaute Infrastruktur für LoRa-APRS auf 433,775 MHz, und aus der IoT-Technik sind kostengünstige Empfänger auf Basis der ESP32-Mikrocontroller verfügbar. So war die Idee zur Mission VOLA geboren.

Als Starttermin wurde der 23. November anvisiert – ein Zeitpunkt, der wetterbedingt und hinsichtlich
des Tageslichts gerade noch sinnvoll für eine eventuelle Bergung der Nutzlast erschien. Bis zum Start gab es jedoch noch viel zu tun. Die eigentliche Sendeplatine (SMD-Technik) wurde zunächst hinsichtlich ihres Energiebedarfs analysiert. Nach ausgiebigen Tests entschieden wir uns für die Versorgung mit zwei leichten Lithium-AAA-Batterien. Mit Styroporverkleidung und Fallschirm kamen wir auf eine Gesamtstartmasse von 42,24 Gramm.

Komplette Nutzlast mit Fallschirm

Platine des Senders im Programmiermodus

Leider war die Wetterlage um den geplanten Starttermin sehr instabil. Die auf Basis der NOAA-Datenbank erstellten Vorhersagen deuteten auf einen weiten Flug bis ins Nachbarland Polen hin. Dass am eigentlichen Starttag um 9 Uhr absolute Windstille am Boden herrschte und der Himmel strahlend blau war, sorgte nur für kurzen Optimismus. In höheren Luftschichten tobten orkanartige Stürme.


Integration der Nutzlast

Befüllen des 100g Pilotballons

Auflassen des Ballons

Nach dem erfolgreichen Start um 9 Uhr zeigte die Telemetrie zunächst einen erwarteten Flug in Richtung Südosten. Doch bereits 30 Minuten nach dem Start fiel die Übertragung der Nutzlast plötzlich komplett aus. Erst kurz nach 10 Uhr meldete sich VOLA ein letztes Mal aus 10.100 Metern Höhe – mit einer unglaublichen Geschwindigkeit von 268 Kilometern pro Stunde!

Die Analyse des Flugverlaufs ließ nur einen Schluss zu: Die Nutzlast geriet in einen Orkan, der vermutlich die GPS-Antenne beschädigte. Zwischenzeitlich wurde der Ballon westlich von Ecuador geortet – ein klares Anzeichen für einen GPS-Fehler.

"Fliege!" – VOLA war der Name unserer Mission. Trotz des Fehlschlags zeigten alle AG-Mitglieder hervorragenden Einsatz. Für die Zukunft haben wir uns weitere Experimente mit LoRa-APRS vorgenommen.