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Am
heutigen Freitag, dem letzten Schultag vor den Pfingstferien, stand
unser AG-Termin ganz im Zeichen der Vorbereitung des bevorstehenden
Starts unserer Phoenix-Nutzlast. Erwartungsgemäß waren bereits
einige Mitglieder in die Ferien gestartet, während die Schülerinnen
und Schüler der 12. Klasse weiterhin mitten in den Abiturprüfungen
stecken.
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| Fehlersuche in der Energieversorgung |
Sarah und Miriam widmeten sich mit großer Geduld und viel
Fingerspitzengefühl der zweiten Backup-Nutzlast Phoenix LTS-03.
Trotz intensiver Sonneneinstrahlung verweigerte der Tracker zunächst
hartnäckig den Startvorgang. Nach längerer Fehlersuche konnte
schließlich die Ursache gefunden werden: ein nur unzureichend
verlötetes Verbindungskabel. Die extrem feinen, lediglich 0,25 mm
dünnen lackierten Kupferdrähte sind ausgesprochen empfindlich –
von den fragilen Solarzellen ganz zu schweigen. Nur in einem sehr
kleinen Temperaturfenster von etwa 200 °C verflüssigt sich die
Lötpaste optimal, ohne dass die empfindlichen Metallkontakte der
Solarzellen beschädigt oder gar verdampft werden. Anschließend
müssen die Solarzellen vorsichtig mit elastischem Holzkaltleim auf
den Styrodurträger geklebt werden. Der flexible Kleber gleicht
später die erheblichen Temperaturunterschiede bis hinauf zur
Tropopause zuverlässig aus.
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| Fehler gefunden - LTS-03 startbereit |
Till und Raphael beschäftigten sich währenddessen mit der
korrekten Befüllung des Folienballons. Für einen erfolgreichen
Start muss der Auftrieb mit hoher Präzision eingestellt werden.
Enthält der Ballon zu viel Gas, platzt er bereits vor Erreichen der
geplanten Float-Höhe – die Nutzlast wäre verloren. Ist der
Auftrieb dagegen zu gering, beginnt der Ballon bereits in den unteren
Schichten der Troposphäre zu floaten und gerät dort in turbulente
Wetterzonen, die ihn beschädigen oder zerstören können.
Zunächst wurde die Gesamtmasse des Systems aus Ballon, Tracker,
Antenne und Befestigung mit etwa 54,5 Gramm bestimmt. Für die
angestrebte Float-Höhe von rund 13 Kilometern kalkulierten wir
zusätzlich einen sogenannten „Necklift“ von 7 Gramm ein.
Insgesamt mussten also etwa 61,5 Gramm Auftrieb erzeugt werden –
das entspricht ungefähr 62 Litern Helium.
Die exakte Befüllung erwies sich dabei als anspruchsvoller als
zunächst erwartet. Zur präzisen Bestimmung des Auftriebs kam eine
Präzisionswaage zum Einsatz, die nach dem Nullabgleich den
geforderten Auftrieb von minus 19,5 Gramm anzeigen musste. Dabei
lernten Raphael und Till nicht nur den sicheren Umgang mit der
Füllgarnitur, sondern auch wichtige Sicherheitsregeln im Umgang mit
200-Bar-Druckgasflaschen kennen. Am Ende lag der tatsächliche
Auftrieb mit etwa 25 Gramm zwar noch deutlich über dem Sollwert,
dennoch konnten wertvolle praktische Erfahrungen gesammelt werden.
 | | Vorbereitung der Füllgarnitur |
|  | | Befüllung auf Sollauftrieb |
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| Dehnen der Ballonhülle |
Die AG-Neulinge Bennie und Constantin übernahmen derweil das
Dehnen der Reserveballons. Frisch produzierte Folienballons sind
häufig noch leicht verklebt und besitzen zudem Spannungen aus dem
Produktionsprozess. Durch eine kontrollierte Befüllung mit Luft wird
die Folie gezielt gedehnt („Stretching“), sodass der Ballon
später sein optimales Volumen erreichen kann. Dieses Verfahren
bringt nicht nur zusätzliche Höhenmeter, sondern hilft auch dabei,
mögliche Produktionsfehler frühzeitig zu erkennen.
In der amerikanischen Pico-Ballon-Szene hat sich für dieses
Stretching ein Innendruck von etwa 0,5 psi (pound per square
inch) etabliert. Das entspricht rund 34,5 mbar beziehungsweise
einer Wassersäule von 34,5 Zentimetern. Mithilfe einer
Aquariumpumpe, geeigneter Ventile und eines digitalen Druckmanometers
wurde der 32-Zoll-Ballon exakt auf diesen Wert aufgepumpt und
anschließend verschlossen. Nun bleibt er für etwa eine Woche im
Vorbereitungsraum, um sich vollständig zu dehnen.
 | | 7 Tage Stretching |
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| Zu viel Auftrieb, Soll -19,5g |
Alles in allem war dieser AG-Termin erneut ein voller Erfolg.
Beide Tracker sind einsatzbereit und senden zuverlässig WSPR-Signale
im 20-Meter-Band. Das Ballonfüllteam konnte wichtige praktische
Erfahrungen im Umgang mit den besonderen Folienballons sammeln, und
auch die entscheidende Vorbereitung der Ballons durch das Stretching
wurde erfolgreich abgeschlossen.
Damit steht dem nächsten geeigneten Startfenster für unseren
Phoenix LTS-03 nichts mehr im Wege.
Jens Home
Leiter DK0LG
Balloon
Experiments in Preparation for Launch – Phoenix LTS-03
This Friday, the last school day before the Whitsun holidays, our
working group session focused entirely on preparing for the upcoming
launch of our Phoenix payload. As expected, several students
had already left for their holidays, while the members of the 12th
grade are still busy with their final Abitur exams.
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| Troubleshooting the power supply system |
Sarah and Miriam dedicated themselves with great patience and care
to the second backup payload, Phoenix LTS-03. Despite strong
sunlight, the tracker initially refused to boot. After an extensive
troubleshooting session, the problem was finally identified: a poorly
soldered connection wire. The extremely delicate enamel-coated copper
wires, only 0.25 mm in diameter, are highly sensitive — not to
mention the fragile solar cells themselves. The solder paste only
flows correctly within a very narrow temperature window of around 200
°C, while at the same time the sensitive metal contacts of the solar
cells must not overheat or evaporate. Afterwards, the solar cells
have to be carefully attached to the Styrodur support structure using
flexible wood glue. Once cured, the adhesive remains elastic enough
to compensate for the severe temperature changes encountered all the
way up to the tropopause.
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| Problem solved — LTS-03 ready for launch |
Meanwhile, Till and Raphael focused on the correct filling
procedure for the foil balloon. Achieving the exact amount of lift is
critical for a successful mission. If too much gas is filled into the
balloon, it may burst before reaching the intended float altitude,
resulting in the loss of the payload. If the lift is too low, the
balloon may already begin floating in the lower troposphere, where
storms and turbulent weather conditions could damage or destroy it.
First, the total mass of the system — including balloon,
tracker, antenna, and mounting hardware — was measured at
approximately 54.5 grams. For the desired float altitude of around 13
kilometers, we calculated an additional neck lift of 7 grams. This
resulted in a required total lift of approximately 61.5 grams,
corresponding to roughly 62 liters of helium.
Achieving this precise filling level turned out to be more
challenging than expected. A precision scale was used to determine
the exact lift force. After zero calibration, the scale had to
indicate minus 19.5 grams, representing the combined payload weight
and required neck lift. During this process, Raphael and Till learned
not only the correct handling of the filling equipment, but also
important safety procedures when working with 200-bar compressed gas
cylinders. In the end, the achieved lift was still about 25 grams too
high, but the session provided valuable practical experience.
| | Preparing the balloon filling equipment |
| | | Filling the balloon to the target lift |
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| Stretching the balloon envelope |
The newcomers to the group, Bennie and Constantin, were assigned
the task of stretching the reserve balloons. Freshly manufactured
foil balloons are often partially stuck together and still retain
internal stresses from the production process. By carefully inflating
them with air, the foil material is stretched so the balloon can
later reach its optimal volume. This stretching process not only
improves the achievable altitude, but also helps identify possible
manufacturing defects at an early stage.
Within the American pico-balloon community, an internal pressure
of about 0.5 psi (pounds per square inch) has become the
standard for balloon stretching. This corresponds to approximately
34.5 mbar, or a water column of 34.5 centimeters. Using an aquarium
pump, suitable valves, and a digital pressure gauge, the 32-inch
balloon was inflated precisely to this value and then sealed. It will
now remain in the preparation room for about a week to complete the
stretching process.
| | 7 days Stretching |
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| Too much lift |
All in all, this working group session was once again a great
success. Both trackers are fully operational and reliably
transmitting WSPR signals on the 20-meter band. The balloon filling
team gained valuable hands-on experience with these rather unusual
foil balloons, and the important balloon preparation process —
stretching — was also successfully completed.
This means we are now ready to take advantage of the next suitable
launch window for our Phoenix LTS-03 mission.
Jens Home
Head of DK0LG
