Datum zveřejnění: 
14. 6. 2022
Vypustit balonovou sondu pro měření přenosu telemetrických dat – to bylo snem Jakuba Dvořáka, studenta Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze. Podle toho si zvolil téma bakalářské práce. Měření z jeho sondy, která vystoupala do výšky sedmnácti kilometrů i s pomocí Českého hydrometeorologického ústavu, využijí vědci pro zavádění komunikačních sítí typu 5G a 6G.

Hledal jsem nějakou výzvu a chtěl jsem zkombinovat programování, navrhování hardwaru a jeho mechanickou zástavbu. Chtěl jsem, aby toto všechno má práce obsahovala. A vždy mě také lákalo měřit data na extrémních místech, kam se člověk běžně nepodívá – třeba z těch důvodů, že by tam nepřežil,“ vysvětluje svůj záměr student bakalářského programu Elektronika a komunikace. Stratosférická sonda tuto jeho představu nadmíru splnila, dokázala totiž naměřit fyzikální veličiny, které běžný člověk pravděpodobně nikdy nepocítí.

Jakub Dvořák vytvořil celou softwarovou stránku projektu, dle vlastního návrhu sestavil tu hardwarovou a zároveň v grafickém programu navrhl i originální vnější obal sondy, který si vytiskl na 3D tiskárně. Celý projekt od návrhu přes výrobu až po měření a jeho zpracování vznikal necelé čtyři měsíce a nejvíce času zabralo programování. „Neměl jsem vůbec žádné zkušenosti s programováním microcontrolleru. Každý řádek, který jsem vyprodukoval, byl tak pro mě novinkou. Zároveň je programování ta část projektu, u které jsem sám sebe nejvíce překvapil,“ upřesňuje student, který přípravě experimentu věnoval časový ekvivalent plného pracovního úvazku.  

„Bakalářská práce Jakuba Dvořáka je opravdu velmi komplexní. I její oponent se u mne ujišťoval, že se skutečně nejedná o diplomku,“ uvádí vedoucí práce dr. Tomáš Kořínek z katedry elektromagnetického pole Fakulty elektrotechnické ČVUT. „Měření provedená sondou Jakuba Dvořáka jsou využitelná pro zavádění moderních komunikačních sítí typu 5G a 6G,“ dodává. 

Sonda se nakonec dostala do výšky 17 kilometrů a provedla měření a odeslání telemetrických dat na kmitočtu 868 MHz. Úkolem měření pak bylo určit profil refraktivity (ohýbání elektromagnetické vlny v závislosti na teplotě, tlaku a vlhkosti) v troposféře a vytvořit model šíření radiového signálu pro použitý typ spoje. Naměřená data byla bezdrátově přenášena do počítače na zemi. A sonda také vysílala informace o své přesné poloze.

Létající soustava ukončila svoji dobrodružnou pouť ve výšinách a v teplotách až -40 °C na místě vzdáleném 15 km od bodu startu, bohužel ve dvacetimetrových korunách stromů Klánovického lesa. Po vědeckém úspěchu projektu přibyla tak ještě další nečekaná stránka technická – záchrana sondy. Její tvůrce nejprve vyzkoušel využít stahovací lanko dopravené do větvoví pomocí praku a kovové matky. To se nezdařilo, a tak Jakub Dvořák opět sáhl po své rozsáhlé teoretické výbavě ze studovaných oborů a sestrojil si pro účely záchrany speciální dron.

A kam má Jakub Dvořák namířeno dále? Kromě pokračování studia na inženýrském stupni chce zůstat věrný svým extrémním prostředím. Podobná měření a vzniklé modely šíření, s nimiž už má zkušenost, se totiž dají využít i pod zemí. V nejrůznějších šachtách a dolech mohou přispívat k vyšší bezpečnosti osob díky zajištění bezproblémové komunikace.

Fakulta elektrotechnická ČVUT tradičně patří mezi přední výzkumné instituce u nás a daří se jí navazovat spolupráci i s významnými firmami z oboru. Také Jakubovi Dvořákovi se pro jeho bakalářskou práci podařilo získat významné partnery. Experiment mu pomohl zrealizovat Český hydrometeorologický ústav a tým výzkumu a vývoje Deutsche Telekom AG (DTAG) působící v rámci společnosti T-Mobile CZ. Martin Motl a Pavel Žárský z pražské observatoře ČHMÚ Libuš umožnili vypuštění experimentální sondy. Dvoumetrový balon naplněný vodíkem vynášel do výšin kromě experimentální sondy také hydrometeorologickou sondu, používanou pro aerologická měření, podvěšenou na 50metrovém lanku tak, aby nebyla ovlivňována svojí experimentální souputnicí. DTAG zase studentovi zapůjčila techniku na sledování pohybu sondy v reálném čase. 

Picture

Picture

Picture

Picture

Picture

Picture

Picture

Picture

Kontaktní osoba: 
Jméno: 
Ing. Mgr. Radovan Suk
E-mail: 
sukradov@fel.cvut.cz
Pracoviště: 
Fakulta elektrotechnická