Φωτογραφία με μπαλόνι από 25χλμ. Πηγή εικόνας: Paul Verhage. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Ο Paul Verhage έχει μερικές φωτογραφίες που θα ορκιζόσασταν ότι τραβήχτηκαν από το διάστημα. Και ήταν. Αλλά ο Verhage δεν είναι αστροναύτης, ούτε εργάζεται για τη NASA ή οποιαδήποτε εταιρεία που έχει δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη. Είναι δάσκαλος στη σχολική περιφέρεια Boise του Αϊντάχο. Το χόμπι του, όμως, είναι έξω από αυτόν τον κόσμο.
Ο Verhage είναι ένας από τους περίπου 200 ανθρώπους σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες που εκτοξεύουν και ανακτούν αυτό που αποκαλείται «δορυφόρος του φτωχού ανθρώπου». Το Amateur Radio High Altitude Balooning (ARHAB) επιτρέπει στα άτομα να εκτοξεύουν λειτουργικούς δορυφόρους στο «κοντά στο διάστημα», με ένα κλάσμα του κόστους των παραδοσιακών οχημάτων εκτόξευσης πυραύλων.
Συνήθως, το κόστος εκτόξευσης οτιδήποτε στο διάστημα με κανονικούς πυραύλους είναι αρκετά υψηλό, φτάνοντας τα χιλιάδες δολάρια ανά λίβρα. Επιπλέον, η περίοδος αναμονής για τα ωφέλιμα φορτία που θα τοποθετηθούν σε ένα μανιφέστο και στη συνέχεια θα εκδοθούν μπορεί να είναι αρκετά χρόνια.
Ο Verhage λέει ότι το συνολικό κόστος για την κατασκευή, την εκτόξευση και την ανάκτηση αυτών των Near Spacecraft είναι λιγότερο από 1.000 $. «Τα οχήματα εκτόξευσης και τα καύσιμα μας είναι μετεωρολογικά μπαλόνια από λατέξ και ήλιο», είπε.
Επιπλέον, μόλις ένα άτομο ή μια μικρή ομάδα αρχίσει να σχεδιάζει ένα κοντινό διαστημόπλοιο, θα μπορούσε να είναι έτοιμο για εκτόξευση εντός έξι έως δώδεκα μηνών.
Ο Verhage έχει εκτοξεύσει περίπου 50 μπαλόνια από το 1996. Τα ωφέλιμα φορτία στο Near Spacecraft του περιλαμβάνουν μίνι μετεωρολογικούς σταθμούς, μετρητές Geiger και κάμερες.
Το κοντινό διάστημα ξεκινά μεταξύ 60.000 και 75.000 πόδια (~ 18 έως 23 χλμ.) και συνεχίζει στα 62,5 μίλια (100 χλμ.), όπου αρχίζει το διάστημα.
«Σε αυτά τα υψόμετρα, η ατμοσφαιρική πίεση είναι μόνο το 1% αυτής στο επίπεδο του εδάφους και οι θερμοκρασίες του αέρα είναι περίπου -60 βαθμούς F», είπε. «Αυτές οι συνθήκες είναι πιο κοντά στην επιφάνεια του Άρη παρά στην επιφάνεια της Γης».
Ο Verhage είπε επίσης ότι λόγω της χαμηλής πίεσης του αέρα, ο αέρας είναι πολύ λεπτός για να διαθλαστεί ή να διασκορπίσει το ηλιακό φως. Επομένως, ο ουρανός είναι μαύρος παρά μπλε. Έτσι, αυτό που φαίνεται σε αυτά τα υψόμετρα είναι πολύ κοντά σε αυτό που βλέπουν οι αστροναύτες του λεωφορείου από την τροχιά.
Ο Βερχάγκε είπε ότι η υψηλότερη πτήση του έφτασε σε ύψος 114.600 ποδιών (35 χλμ.) και η χαμηλότερη έφτασε μόλις 8 πόδια (2,4 μέτρα) από το έδαφος.
Τα κύρια μέρη ενός Near Spacecraft είναι οι υπολογιστές πτήσης, ένα πλαίσιο αεροσκάφους και ένα σύστημα ανάκτησης. Όλα αυτά τα εξαρτήματα μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για πολλαπλές πτήσεις. «Σκεφτείτε την κατασκευή αυτού του Near Spacecraft ως κατασκευή του δικού σας επαναχρησιμοποιήσιμου διαστημικού λεωφορείου», είπε ο Verhage.
Η αεροηλεκτρονική εκτελεί πειράματα, συλλέγει δεδομένα και καθορίζει την κατάσταση του διαστημικού σκάφους και ο Verhage φτιάχνει τους δικούς του υπολογιστές πτήσης. Το πλαίσιο του αεροσκάφους είναι συνήθως το πιο φθηνό μέρος του διαστημικού σκάφους και μπορεί να κατασκευαστεί από υλικά όπως το φελιζόλ και το Ripstop Nylon, μαζί με ζεστή κόλλα.
Το σύστημα ανάκτησης αποτελείται από ένα GPS, έναν ραδιοφωνικό δέκτη, όπως ένα ραδιόφωνο ζαμπόν, και έναν φορητό υπολογιστή με λογισμικό GPS. Επιπλέον, και ίσως το πιο σημαντικό είναι το Chase Crew. «Είναι σαν ένα ράλι δρόμου», λέει ο Verhage, «αλλά κανείς στο Chase Crew δεν ξέρει με βεβαιότητα πού θα καταλήξουν!»
Η διαδικασία εκτόξευσης ενός Near Spacecraft περιλαμβάνει την προετοιμασία της κάψουλας, το γέμισμα του μπαλονιού με ήλιο και την απελευθέρωσή του. Τα ποσοστά ανάβασης για τα αερόστατα ποικίλλουν για κάθε πτήση, αλλά είναι συνήθως μεταξύ 1000 και 1200 πόδια ανά λεπτό, με τις πτήσεις να χρειάζονται 2-3 ώρες για να φτάσουν στο απόγειο. Ένα γεμάτο μπαλόνι έχει ύψος περίπου 7 πόδια και πλάτος 6 πόδια. Επεκτείνονται σε μέγεθος καθώς το μπαλόνι ανεβαίνει και στο μέγιστο υψόμετρο μπορεί να είναι πάνω από 20 πόδια πλάτος.
Η πτήση τελειώνει όταν το μπαλόνι σκάσει από τη μειωμένη ατμοσφαιρική πίεση. Για να διασφαλιστεί μια καλή προσγείωση, ένα αλεξίπτωτο έχει εκ των προτέρων αναπτυχθεί πριν από την εκτόξευση. Ένα κοντινό διαστημόπλοιο θα πέσει ελεύθερη, με ταχύτητες πάνω από 6.000 πόδια ανά λεπτό μέχρι περίπου 50.000 πόδια σε υψόμετρο, όπου ο αέρας είναι αρκετά πυκνός για να επιβραδύνει την κάψουλα.
Ο δέκτης GPS που χρησιμοποιεί ο Verhage σηματοδοτεί τη θέση του κάθε 60 δευτερόλεπτα, επομένως μετά την προσγείωση του διαστημικού σκάφους, ο Verhage και η ομάδα του συνήθως γνωρίζουν πού βρίσκεται το διαστημικό σκάφος, αλλά η ανάκτησή του είναι ως επί το πλείστον θέμα της δυνατότητας να φτάσετε εκεί που βρίσκεται. Η Verhage έχει χάσει μόνο μία κάψουλα. Οι μπαταρίες σκοτώθηκαν κατά τη διάρκεια της πτήσης, επομένως το GPS δεν λειτουργούσε. Μια άλλη κάψουλα ανακτήθηκε 815 ημέρες μετά την εκτόξευση, η οποία βρέθηκε από την Εθνική Φρουρά της Αεροπορίας κοντά σε ένα πεδίο βομβαρδισμών.
Μερικά μπαλόνια ανακτώνται μόνο 10 μίλια από το σημείο εκτόξευσης, ενώ άλλα έχουν ταξιδέψει πάνω από 150 μίλια μακριά.
«Ορισμένες από τις ανακτήσεις είναι εύκολες», είπε ο Verhage. «Σε μια πτήση, ένα από το πλήρωμά μου, ο Νταν Μίλερ, έπιασε το μπαλόνι καθώς προσγειώθηκε. Αλλά ορισμένες ανακτήσεις στο Αϊντάχο είναι δύσκολες. Έχουμε περάσει ώρες σκαρφαλώνοντας ένα βουνό σε ορισμένες περιπτώσεις».
Άλλα πειράματα που πραγματοποίησε η Verhage περιλαμβάνουν ένα φωτόμετρο ορατού φωτός, φωτόμετρα μεσαίου εύρους ζώνης, ένα υπέρυθρο ακτινόμετρο, μια πτώση ανεμόπτερου, την επιβίωση εντόμων και την έκθεση σε βακτήρια.
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα πειράματα του Verhage περιλάμβανε τη χρήση ενός μετρητή Geiger για τη μέτρηση της κοσμικής ακτινοβολίας. Στο έδαφος, ένας μετρητής Geiger ανιχνεύει περίπου 4 κοσμικές ακτίνες το λεπτό. Στις 62.000 η μέτρηση φτάνει στις 800 μετρήσεις ανά λεπτό, αλλά ο Βερχάτζ ανακάλυψε ότι πάνω από αυτό το υψόμετρο η μέτρηση μειώνεται. «Έμαθα για τις πρωτογενείς κοσμικές ακτίνες από αυτή την ανακάλυψη», είπε.
Το να πετάς τα πειράματα είναι μια εξαιρετική εμπειρία, είπε ο Verhage, αλλά η εκτόξευση μιας κάμερας και η λήψη φωτογραφιών από το κοντινό διάστημα παρέχει έναν αναντικατάστατο παράγοντα «ουάου». «Το να έχουμε μια εικόνα της Γης που δείχνει την καμπυλότητά της είναι πολύ εκπληκτικό», είπε ο Verhage.
«Για τις κάμερες», συνέχισε, «όσο πιο χαζές είναι τόσο καλύτερες. Πάρα πολλές από τις νεότερες κάμερες διαθέτουν δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας, επομένως σβήνουν όταν δεν χρησιμοποιούνται σε τόσα λεπτά. Όταν σβήνουν στα 50.000 πόδια, δεν μπορώ να κάνω τίποτα για να τα ενεργοποιήσω ξανά».
Ενώ οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές είναι εύκολη στη διασύνδεση με τον υπολογιστή πτήσης, είπε ο Verhage, απαιτούν επίσης κάποια εφευρετική καλωδίωση για να μην σβήσει η κάμερα. Είπε ότι μέχρι στιγμής, οι καλύτερες φωτογραφίες του προέρχονται από κινηματογραφικές κάμερες.
Η Verhage γράφει ένα e-book που περιγράφει λεπτομερώς τον τρόπο κατασκευής, εκτόξευσης και ανάκτησης ενός Near Spacecraft και 8 πρώτα κεφάλαια διατίθενται δωρεάν, διαδικτυακά. Το ηλεκτρονικό βιβλίο θα έχει 15 κεφάλαια όταν ολοκληρωθεί, συνολικά 800 περίπου σελίδες.
Η Parallax, η εταιρεία που κατασκευάζει έναν μικροελεγκτή είναι χορηγός της έκδοσης του e-book.
Ο Verhage διδάσκει ηλεκτρονικά στο Dehryl A. Dennis Professional Technical Center στο Boise. Γράφει μια διμηνιαία στήλη για τις περιπέτειές του με την ARHAB για το περιοδικό Nuts and Volts, και μοιράζεται επίσης τον ενθουσιασμό του για την εξερεύνηση του διαστήματος μέσω του προγράμματος NASA/JPL Solar System Ambassador.
Ο Verhage είπε ότι το χόμπι του περιλαμβάνει όλα όσα τον ενδιαφέρουν: GPS, μικροελεγκτές και εξερεύνηση του διαστήματος και ενθαρρύνει οποιονδήποτε να βιώσει τη συγκίνηση της αποστολής ενός διαστημικού σκάφους στο Near Space.