В начале июля 2010 г. мы окончательно определились с выбором зондовой коробки, в которой будет располагаться фотоаппарат и вся остальная электроника. Коробка должна отвечать нескольким требованиям:

1. Иметь минимальную теплопроводность, т.е. очень плохо пропускать тепло -- т.к. она будет выступать в виде "шубы", которая будет снижать потери тепла внутри коробки при низких температурах "за бортом".
2. Иметь минимальный вес -- т.к. мы сильно ограничены по массе полезной нагрузки.
3. Быть непотопляемой -- т.к. территория Беларуси на 10% покрыта болотами, у нас около 10000 озёр и 20800 рек при площади всего 207600 км² -- велика вероятность того, что коробка вместо приземления совершит приводнение.
4. Быть жёсткой, но не сильно хрупкой -- при возможном ударе о землю (в том числе и аварийном, т.е. без парашюта, а это равносильно падению коробки с высоты 9-10 этажа, как я писал ранее). Но она же должна быть, в то же время, и не черезчур прочной -- как каска, которая, разлетаясь на куски при попадании в неё камня, снижает импульс камня и повышает вероятность выживания.
5. Она должна быть достаточно компактнй, т.к. при увеличенни размеров настёт и масса. Кроме того, мы предусматривали систему обогрева GPS-трекера -- чем меньше тепла будет идти на обогрев воздуха в коробке, тем лучше.

Все эти требования проктически не противоречат для целого класса материалов. знакомых каждому человеку -- конечно, это пенопласт (пенополистирол)! Выбор материала был понятен с самого начала (были варианты использовать и другие вспененные материалы, не такие хрупкие, но их плотность, а значит и вес коробки, всё равно была выше). Лучшего материала для наших целей не придумать. Его используют все стратонавты-любители (да и профессионалы не брезгуют -- коробки метеозондов тоже из пенопласта). Оставалось найти подходящую коробку или изготовить самим.
В большинстве проектов любителей, с которыми мы ознакомились, коробка делалась самостоятельно из плит пенопласта. Этот вариант хорош тем, что мы сами можем сделать такую коробку, какую хотим. Но мы пошли другим путём. По счастливому стечению обстоятельств у Вовы (Pova) имелся запас пенопластовых коробок о каких-то медпрепаратов. Размер её бы идеальным для нас -- 140х80х170 мм. Самое главное, что она была монолитная, т.е. без швов, а значит крепкая. Внутри нужно было удалить небольшую перегородку и проделать отверстия для объектива фотоаппарата и, с противоположной стороны, для доступа к управлению им (чисто технически мы не могли просто включить фотоаппарат, и он бы заработал как надо -- нужно было запустить прошивку, а для этого нужно нажать две кнопки на задней панели).

Коробка была снабжена удобной крышкой -- в общем, получилось отлично.
К концу июня 2010 г. Макс (biz_0n) написал и протестировал первый полный вариант зондовой прошивки. Съёмка велась с интервалом в 20 секунд в программном режиме до полного заполнения карты памяти. После того, как карта заполнялась, он её опустошал и начинал всё по новой. Вот примерные результаты:

1. На SD-карту, объёмом 1 Гб, помещается около 230 кадров (1 кадр в среднем 4 мегабайта).
2. Фотоаппарат снимал больше двух с половиной часов (вероятно, ещё часа полтора снимать будет) -- это при +20о С.
3. Температура матрицы поднялась от 25^о С до 39^о С (был момент времени, когда на камеру попадали прямые солнечные лучи).

Матрица получала питание всё время съёмки, а как сильно будут разряжаться аккумуляторы при большей частоте кадров предстояло выяснить. Ёмкость аккумуляторов была 2400 мА-ч.
Используя прошивку CHDK, Макс смог сделать отличную вещь для тестов -- помимо съёмки, камера писала на SD-карточку лог-файл с текущим временем кадра, температурой ПЗС-матрицы, температурой батарейного отсека и напряжением питания фотоаппарата! В общем, мы получили доступ к датчикам, которые по умолчанию установлены в фотоаппарате, но используются только самой камерой и в стандартной прошивке не доступны пользователю. В начале июля мы приступили к "тестам на выживание" -- первым из них было замораживание.
На высоте 30 км, помимо холода -60^о С, присутствует и вакуум в 0,01 атм. Создать такой вакуум и температуру мы не могли в онаших "лабораторных" условиях, но до -10^о/-20^о С охладить коробку могли -- в морозилке холодильника. Понижение температуры в основном должно было сказываться на ёмкости аккумуляторов и батарей. В первом тесте мы проверили, как ведёт себя фотоаппарт в режиме съёмки при низкой температуре. Вместе с Зоей (Йоа) мы 3 июля 2010 г. поместили нашу тестовую коробку (см. фотографии выше) с включенным с нашей прошивкой фотоаппаратом в морозилку. Также в коробку была введена термопара, которая меряла температуру внутри пространства коробки. К моему удивлению, аккумуляторы не зарядились полностью за ночь -- до 56%, когда я их вставлял в фотоаппарат. В итоге получили следующее:

1. За три часа температура внутри коробки упала с +28^о С до -7^о С градусов при внешней температуре -10^о С градусов.
2. Батареи "сели" почти через два часа -- но это только из-за недозаряда.
3. Напряжению 2,603 В соответствует уровень заряда 72%, 2,5 В -- 56%, 2 В -- 0%.
4. За время работы (1,83 часа) температура батарейного отсека и матрицы медленно вышла на уровень 0^о С.

Графики изменения температуры ПЗС-матрицы ("CCD temperature"), батарйного отсека ("Battery temperature") фотоаппарата и температуры внутри коробки ("Temperature inside box") при помещении её в морозилку -10^о С.

Лог-файл при "морозильных" тестах можно взять [ТУТ], EXEL-файл с обработкой данных измерений можно взять [ТУТ]. В общем, фотоаппарат потенциально должен был пережить полёт. Нюансы связаны с тем, что при нормальном атмосферном давлении передача тепла происходит за счёт теплопередачи (тем, кто забыл, что это такое -- попробуйте нагревать кончик гвоздя на огне, держа его за противоположную часть), конвекцией (передачак тепла окружающему воздуху, который нагревается и подымается вверх, а на смену ему приходит более холодный воздух) и излучением (все знают, что возле костра тепло даже в безветрие). Всё это мы имели в морозилке. На высоте 30 км, за счёт крайне низкого давления, конвекции почти нет. Теплопередача будет одинакова (не очень велика) и в морозилке, и на 30 км -- т.к. материал коробки тот же. Получается, что остывать коробка и её содержимое будет несколько иначе, чем при наших тестах -- по идее, не так быстро (мы с самого начала не планировали делать коробку герметичной, т.к. при этом понадобилось бы делать её так, чтобы она выдержала давление около 1 атм изнутри, что усложнило и утяжелило бы конструкцию). Как себя поведёт фотоаппарат в вакууме мы не испытывали -- раз у других всё было хорошо, то и мы не очень волновались по этому поводу.

Помимо коробки мы придумали, что использовать в виде демпферов при посадке -- защитной оболочке, которая будет ломаться или сминаться, гася этим удар при приземлении. Решение снова пришло из оболасти впененных полимеров -- отлично для этого подошли отечественные упаковки от яиц! Для всестороней защиты коробки от ударов (в том числе и боковых) достаточно две таких коробки (реклама отечественного производителя упаковки, моей любимой Борисовской спичечной фабрики и фирмы "IBM" совершенно бесплатная).

Эти купольные выступы отлично гасили удар при приземлении.

Lupus.