Ævar vísindamaður og flöskuskeytið frábæra með gervihnattatengingu...

 

Neðarlega á síðunni má sjá á kortum hvar fjöskuskeytin eru stödd, vindalíkan fyrir jörðina alla, hafís við Grænland, ölduspá og vindaspá fyrir Atlantshafið.  Með hjálp þessara korta og spálíkana er auðveldara að spá fyrir um rek flöskuskeytanna næstu daga.

Einnig er á síðuni lýst aðdraganda verkefnisins í máli og myndum. Þar er einnig smá fróðleikur um fjarskipti með gervihnöttum og fleira.

Er hægt að senda flöskuskeyti frá Íslandi til Noregs og fylgjast með því með hjálp gervitungla?  Það langaði Ævar vísindamann að vita. Hann var alveg að deyja úr forvitni. Þess vegna hafði hann samband við snillingana hjá Verkís, en Ævar hafði frétt að þar væru menn í gervihnattasambandi við gæsir sem væru að ferðast milli landa. Hvorki meira né minna. 

Auðvitað var hið síunga starfsfólk Verkís tilbúið að prófa. Í skyndi var kallað saman harkalið til að smíða flöskuskeyti, ekki bara eitt, heldur tvö, og gera útreikninga á sjávarstraumum, veðri og vindum. Alda, Arnór, Ágúst, Ármann, Ólöf Rós og Vigfús skipuðu framsveitina, en að baki voru aðrir 320 starfsmenn Verkís; verkfræðingar, tæknifræðingar, náttúrufræðingar, tölvunarfræðingar... Þetta yrði skemmtilegur leikur í skammdeginu. Starfsmenn Verkís iðuðu í skinninu, svo mikil var spennan!

Í þessum pistli, sem fyrst og fremst er ætlaður aðdáendum Ævars á öllum aldri, verður smíði flöskuskeytanna lýst í máli og myndum. Nú eru þau bæði einhvers staðar að velkjast um í öldurótinu, hoppandi og skoppandi... Nei nei, ekki bara einhvers staðar, því þau hringja heim nokkrum sinnum á dag og láta vita hvar þau eru stödd. Ótrúlegt, en satt...

 

Flaskan

Nú þurfti að leggja höfuðið í bleyti og finna lausn á þeirri staðreynd að gervihnettirnir sem ætlunin var að nota eru einhvers staðar hátt uppi á himninum, en flaskan gat snúið alla vega í sjónum. Loftnetið varð nefnilega alltaf að snúa upp á við, hvað sem á gengi í öldurótinu. Það dugði auðvitað ekki að vera með einhvern flókinn rafknúinn búnað til að snúa loftnetinu í átt til gervihnattanna. Rafhlöðurnar yrðu þá fljótar að tæmast.

Einfaldar lausnir eru alltaf bestar. Á myndinni sem er efst á síðunni er útskýrt hvernig flaskan er hugsuð. Smella má á myndina til að stækka hana og gera skýrari... 

Á myndinni hér til hliðar er frumgerðin eða pótótýpan eins og sundum er sagt á óvönduðu máli. Myndin er tekin áður en hylkjunum var lokað og þau prófuð. Í fyrstu var hugmyndin að vera með eins konar flöskustút á hylkinu svo það líktist meira flösku, en síðar horfið frá því.

Flaskan er tvöföld, þ.e. innra hylki og ytra hylki. Innra hylkið er laust og flýtur inni í hálffullu ytra hylkinu eins og bátur. Þyngdarpunktur innra hylkisins er hafður neðarlega svo rétta hlið gervihnattabúnaðarins, þ.e. loftnetin, snúi ávallt upp, hvernig sem ytra hylkið velkist í sjónum. 

Á vefsíðu Verkís um flöskuskeytið er þessi lýsing:

Inni í hvorri flösku er lítið hylki sem innheldur GPS-staðsetningarbúnaðinn og gervihnattasendinn sem sendir frá sér staðsetningu til gervitungls.  Við hönnun flöskuskeytanna þurfti að hafa í huga að GPS-búnaðurinn ásamt loftneti gervihnattasendis myndi ávallt snúa upp til að tryggja að samband við gervitungl væri til staðar. Til þess að tryggja að innra hylkið snúi rétt er það látið fljóta í glycerol inni í flöskunni. Efnið glycerol var valið vegna þess að það er frostþolið þegar það er blandað í réttum hlutföllum við vatn, það er mjög seigt sem leiðir til aukins stöðugleika innra hylkisins þegar ytra hylkið er á hreyfingu og það er ekki skaðlegt umhverfinu. Til að tryggja höggþol flöskuskeytanna á hafi og þegar þau koma upp á land, var hálfum dragnótarkúlum bætt við á enda flöskuskeytanna og þær festar saman með plast snittteinum.

Á myndinni eru Ármann og Vigfús glaðir og reifir með flöskuskeytin fullsmíðuð.

Gervihnattabúnaðurinn

Auðvitað er mikilvægt að vita hvar flöskuskeytin eru stödd og hvernig ferðalagið gengur. Það væri lítið spennandi að henda þeim í sjóinn og bíða síðan í óvissu, mánuðum eða árum saman. Þess vegna eru í flöskuskeytunum lítil tæki sem eru í sambandi við tvær gerðir gervihnatta og koma upplýsingum um hvar flöskuskeytin eru stödd á kort sem Verkís hefur útbúið. Þetta gerist auðvitað allt sjálfvirkt.

 

GPS gervihnettirnir

Í um það bil 20.000 kílómetra hæð svífur fjöldi gervihnatta. Þeir senda í sífellu frá sér sérstök merki, og með því að mæla hve lengi þau hafa verið á leiðinni getur GPS (Global Positioning System) tækið reiknað út hvar í heiminum það er statt. GPS tækið þarf að fá merki frá að minnsta kosti 3 hnöttum til að geta reiknað út hvar það er statt.

Svona GPS tækni hefur þróast mikið á undanförnum árum, og nú eru GPS viðtæki m.a. í flestum GSM snjallsímum.

GPS tækið í flöskuskeytinu getur reiknað út staðsetningu flöskunnar með aðeins 5 metra óvissu.

 

 

 

Global Star gervihnettirnir

Í 1.410 kílómetra hæð svífa 48 gervihnettir í kerfi sem kallað er Global Star. Kerfið er ætlað fyrir gervihnattasíma og fjarmælingar. Braut gervihnattanna er töluvert fyrir sunnan Ísland, og þegar þeir eru næst okkur eru þeir því sem næst yfir London. Merkið sem flöskuskeytið sendir frá sér með upplýsingum um staðsetningu þarf því að ferðast a.m.k. um 2.000 kílómetra vegalengd að viðtæki einhvers þessara 48 gervihnatta.

Það er nokkuð merkilegt að hugsa til þess að þetta skuli vera hægt. Við þekkjum hvernig vasaljósaperur í gömlum vasaljósum líta út. Þær nota um það bil 1 til 2 wött frá rafhlöðunum. Þessar gamaldags glóperur senda þó aðeins um 0,1 watt frá sér sem sýnilegt ljós. Sendirinn í flöskuskeytinu sendir einmitt merki frá sér sem er mest 0,1 wött. Álíka og peran í vasaljósinu. Þegar flöskuskeytið sendir frá sér stutt skeyti með 4 klukkustunda millibili, jafngildir það því að vasaljósaperan blikki merki sem þarf að taka á móti í um 2.000 kílómetra fjarlægð. Í raun er ekki mikill munur á þessum merkjum frá flöskuskeytinu og perunni, því hvort tveggja eru rafsegulbylgjur sem ferðast með hraða ljóssins.

Nú er rétt að staldra aðeins við. Hve dauft er merkið frá flöskuskeytinu orðið þegar það er komið að gervihnettinum? Við munum að afl þess var 0,1 wött þegar það lagði af stað, en auðvelt er að reikna út hve dauft það er þegar það er komið að gervihnettinum. Ef loftnet gervihnattarins væri lítið og álíka stórt og í símanum okkar, þá væri merkið sem hnötturinn tekur á móti ekki nema um 0,000.000.000.000.000.01 wött. Í gervihnettinum eru loftnetin auðvitað betri en í símanum okkar, en samt er merkið sem hlustað er eftir ekki nema agnarögn, eða þannig. Merkilegt að það skuli vera hægt að hlusta eftir þessum daufu merkjum ;-)

Úff. Þessi fjöldi núlla er alveg ómögulegur. Maður þarf sífellt að vera að telja til þess að vera nokkurn vegin viss um að fjöldi þeirra sé réttur. Samt er maður ekki viss... Eiginlega alveg ruglaður.  Miklu betra er að nota svokallaðan desibel skala þegar verið er að reikna deyfingu á útbreiðslu radíóbylgna, nú eða þá ljóss. Í desibel skalanum gildir nefnilega:

3 desibel er tvöföldun
6 desibel er fjórföldun
10 desibel er tíföldun
20 desibel er hundraðföldun
30 desibel er þúsundföldun
...og
160 desibel er tíu þúsund milljón milljón eða 10.000.000.000.000.000   (Vá!!!).
(Deila í 160 desibel með 10 og telja núllin í stóru tölunni. Einfalt!).

Þetta var miklu betra. Radíómerkin dofna um 160 desibel á leið sinni frá flöskuskeytinu að gervitunglinu, sem er auðvitað miklu miklu auðveldara að skrifa en öll romsan af núllum eins og hér fyrir ofan.

Það er annars merkilegt að þrátt fyrir að merkið frá flöskunni hafi dofnað tíu þúsund milljón milljón - falt á leið sinni út í geiminn að gervitunglinu, þá getum við tekið á móti því og birt staðsetningu flöskuskeytanna á korti. Makalaust!  Varla dygði að nota litla vasaljósaperu í svona fjarskiptum, þó svo að hún sendi frá sér jafn öflugar rafsegulbylgjur og litli sendirinn í flöskunni.

 

 

 

 

 

 

Útreikningar á sjávarstraumum
Hjá Verkís starfa nokkrir verkfræðingar sem eru sérfræðingar í því sem kallast straumfræði. Þeir kunna að reikna út strauma í ám og vötnum, og jafnvel sjó. Það nýtist vel til dæmis þegar verið er að hanna orkuver til að framleiða rafmagn, sama hvort verið er að virkja ár eða jafnvel hafstrauma.  Gerð var tilraun til að reikna út hvert flöskurnar færu með hjálp sjávarstrauma. Niðurstaðan var að líklega væri að þær færu áleiðis til Noregs og ferðalagið tæki nokkra mánuði. En, það var þó eitt vandamál sem getur haft mikil áhrif. Flöskuskeytin eru létt og vindurinn getur feykt þeim til og frá. Hann fer reyndar létt með það. Þess vegna er eins líklegt að flöskuskeytin eigi eftir að ferðast eftir ýmsum krókaleiðum sem erfitt er að spá fyrir um. Það verður gaman að fylgjast með.

Af vefsíðu Verkís:

Rekhluti sjávarfallalíkans Verkíss var notaður til að meta hvar hentugasti sleppistaður flöskuskeytanna væri. Niðurstöður þess sýndu að hentugast væri að sleppa flöskuskeytinu á suður- eða austurlandi. Flöskuskeytin voru prófuð í öldulaug Álftaneslaugar til að skoða floteiginleika þess og í Nauthólsvík til að staðfesta að samband næðist við gervihnött þegar flöskuskeytin væru í vatni. 

Þess má geta, að nota má svona forrit þegar leita þarf að björgunarbátum sem eru einhvers staðar á reki. Hægt er að láta það reikna út hvert björgunarbátinn hafi rekið með hjálp hafstrauma og vinda, og hvar best sé að byrja að leita.

 

Prófanir í sundlaug og sjó
Þegar búið að að smíða eina flösku var kominn tími til að prófa hana. Mikilvægt var að prófa hvernig hún þyldi harkalega meðferð, öldugang og sjóferð. Fyrst var farið með flöskuna í sundlaugina á Álftanesi, en þar er eins og allir vita stærsta vatnsrennibraut landsins. Flöskuskeytinu var hent úr mikilli hæð ofan í sundlaugina. 15 metra hæð heyrðist einhver tauta. Mikið skvamp heyrðist, en flaskan og það sem í henni var reyndist óskemmt.

Í þessari frábæru sundlaug er einnig vél sem getur búið til miklar öldur. Flaskan flaut vel, og það sem skipti öllu máli var að gervihnattabúnaðurinn vísaði ávallt til himins, sama hvað gekk á. Þetta lofaði góðu.

Að lokum var farið með frumgerðina í Skerjafjörð og flöskunni hent út í sjóinn. Allt virtist í lagi og loftnetin í flöskunni vísuðu upp, þó svo flaskan væri að veltast. Nokkrum mínútum eftir að merki átti að fara frá flöskunni í gervihnött í 1.400 km hæð einhvers staðar fyrir sunnan England kom sannleikurinn í ljós. Á skjá snjallsímans mátti á landakorti sjá hvar flöskuskeytið var á floti í Nauthólsvíkinni.

Nú virtist allt vera í lagi. Frumsmíðin með tvöföldu hylki eins og myndin efst á síðunni sýnir, virkaði vel. Mjög vel. Allir voru ánægðir og önnur flaska smíðuð í snatri.

 

 

 

 

Flöskuskeytunum varpað í hafið
Sunnudaginn 10. janúar 2015 rann stóra stundin upp. Flogið var með bæði flöskuskeytin með þyrlu langt á haf út við Grindavík og þeim varpað í sjóinn. Nú magnaðist spennan fyrir alvöru. Var búið að kasta flöskunum frábæru á glæ í orðsins fyllstu merkingu? (Glær er nefnilega gamalt orð yfir sjó). Voru þau einhvers staðar fljótandi, eða jafnvel komin niður á hafsbotn?

Flöskuskeytin voru sjósett um 20 mílur suðaustur út frá Reykjanesvita með aðstoð þyrlu Landhelgisgæslunnar. Líklegt er að flöskuskeytin verði hið minnsta nokkra mánuði á reki áður en þau ná landi.

Úff, - nokkru síðar fóru að berast merki frá Global Star gervihnöttunum. Þeir höfðu heyrt í flöskuskeytunum, og það sem meira var, flöskurnar létu vita hvar þær væru staddar svo skki skeikaði meira en 5 metrum!

 

 

 

 

Nú er spennandi að fylgjast með...!
Mun flöskuskeytið stefna til Noregs, eða fer það eitthvað allt annað? Kannski í öfuga átt og endar í Ameríku? Hver veit?

Á vefsíðu Verkís er hægt að sjá kort sem sýnir nákvæmlega hvar flöskuskeytin eru stödd núna. Smellið á þessa krækju til að sjá kortið og fræðast meira: 

FLÖSKUSKEYTI - MESSAGE IN A BOTTLE

www.verkis.is/gps

 

 

Á annarri vefsíðu hjá Verkís er ýmiss fróðleikur:

FYLGST MEÐ FLÖSKUSKEYTUM Í GEGNUM GERVITUNGL

http://www.verkis.is/um-okkur/frodleikur/frettir/fylgst-med-floskuskeytum-i-gegnum-gervitungl

 

 

 

Krækjur
Ungir aðdáendur Ævars vísindamanns, og reyndar allir sem eru ungir í anda, hafa ef til vill gaman af að glugga í nokkrar vefsíður þar sem sá sem hér skrifar þekkir aðeins til.Vilji einhver fræðast um mælingar á brautum gervihnatta sem sá er þessar línur ritar framkvæmdi þegar hann var unglingur má smella hér: Athuganir á brautum gervihnatta yfir Íslandi fyrir hálfri öld, og njósnarinn í Norðurmýrinni...

Fyrir hálfri öld, og rúmlega það, var eldflaugum skotið frá Íslandi alla leið upp í geiminn. Auðvitað var blekbóndinn sem þessar línur ritar einnig þar. Enn bara unglingur með brennandi áhuga á tækni og vísindum: Geimskot Frakka á Íslandi ... Iceland Space Center ... Myndir

Það eru ekki bara stórveldin sem smíða og senda á loft gervihnetti. Vissu þið að áhugamenn um allan heim hafa smíðað og sent á loft fjöldann allan af gervihnöttum sem kallaðir eru AMSAT OSCAR.  Fyrsti gervihnötturinn sem radíóamatörar smíðuðu og kallaður var OSCAR-1 var sendur á loft 12. desember 1961, aðeins 4 árum eftir að Rússar sendu upp fyrsta gervihnöttinn SPUTNIK-1 árið 1957. Þetta eru sem sagt ungir vísindamenn á öllum aldri sem eru að dunda við þetta merkilega áhugamál. Sjá hér.  

Þeir sem gaman hafa af stjörnuskoðun ættu að líta við hjá Stjörnuskoðunarféagi Seltjarnarness (reyndar allra landsmanna) og Stjörnufræðivefnum. Þar er margt skemmtilegt og fróðlegt að sjá. Auðvelt að gleyma sér þar!

Aðdáendur Ævars leynast örugglega meðal þeirra sem ánægju hafa af því að smíða fjarstýrðar flugvélar, stórar og smáar. Ekki er síður spennandi að fljúga þeim. Hér er ekkert kynslóðabil.

 

 

Myndir
Hér fyrir neðan má sjá ýmsar myndir frá því meðan á smíði og tilraunum stóð, en þar fyrir neðan er hugsanlega ýmislegt góðgæti sem áhugavert er að skoða.

 

 Arnór Sigfússon PhD er dýravistfræðingur og vanur að fylgjast með flugi fugla yfir heimshöfin með GPS búnaði.

 

 

 

Alda J. Rögnvaldsdóttir grafískur hönnuður og kynningarstjóri hjá Verkís var yfirleitt bak við myndavélina eða upptekin við að drífa verkefnið áfram og því fundust ekki við fyrstu leit myndir af henni við flöskuskeytið. Aftur á móti er hún hér með annað og stærra farartæki í höndunum, en hún var árið 2013 höfundur verðlaunatillögu að útliti flugvéla WOW.

Alda tók flestar myndanna sem prýða þessa síðu.

 

 

 

Ágúst H. Bjarnason rafmagnsverkfræðingur sá um frumhönnun tækisins, m.a. stöðugleikabúnaðarins, og smíði frumgerðar með aðstoð Fást ehf.  Myndin tekin eftir viðtalið við Ævar.

 

Ágúst útskýrir hönnun tækisins fyrir Ævari

 

 

Vigfús Arnar Jósepsson er vélaverkfræðingur og Ólöf Rós Káradóttir er byggingarverkfræðingur og stærðfræðingur.  Vigfús og Ólöf Rós sáu um útreikninga í sjávarfallalíkani Verkíss, sem er flókinn hugbúnaður. Í miðju er auðvitað Ævar.

 

 

Ólöf Rós í viðtali við Ævar, en í bakgrunni er Vigfús að vinna við tölvulíkanið.

 

 

Nú er smíðinni lokið. Ármann E. Lund vélatæknifræðingur og Vigfús Jósepsson vélaverkfræðingur kampakátir með bæði flöskuskeytin.

 

Frumsmíði flöskuskeytisins. Eftir er að gera á því nokkrar endurbætur og prófa.

 

Innra hylkið er vel merkt.

 

Ytra hylkið er einnig vel merkt.

 

 

48 gervihnettir í Global Star kerfinu eru á braut í 1400 kílómetra hæð langt fyrir sunnan Ísland.  Þangað þurfa merkin frá litlu sendunum í flöskunum að draga.

 

 

Við prófanir í sjónum við Nauthólsvík barst merkið án vandræða í fyrstu tilraun.

 

 

 

 

 Líkan sem sýnir vindakerfið akkúrat núna.
Liturinn í bakgrunni táknar hitastig.

http://earth.nullschool.net

 

 

 

Á vefsíðu hjá Verkís er ýmiss fróðleikur um verkefnið:

FYLGST MEÐ FLÖSKUSKEYTUM Í GEGNUM GERVITUNGL

Smella hér:

http://www.verkis.is/um-okkur/frodleikur/frettir/fylgst-med-floskuskeytum-i-gegnum-gervitungl

 

 Flöskuskeytin í dag.

Hægt er að skruna og færa kortið til með músinni.
Nota má [+] & [-] takkana til að zoom-a á einstök hús á eyjunni Tiree þar sem flöskuskeytið lenti.   

Smellið á blöðru til að sjá hve langt flöskuskeytið hefur rekið, o.fl.

www.verkis.is/gps

 Hafísinn (Smella á kort og stækka)
http://en.vedur.is/media/hafis/iskort_dmi/dmi_weekly_icechart_colour.pdf

 

 

 Hér er hægt að sjá ölduhæð og sveiflutíma

www.vegagerdin.is/vs/ArealKort.aspx?la=is

 

 

 

 

 

 Vindaspá fyrir Atlantshaf
www.vedur.is/vedur/sjovedur/atlantshafskort

 

 

 

 

 

www.visindamadur.com

 

 

 

www.verkis.is

 

Athugasemdir

[Emil Hannes Valgeirsson, 21.1.2016 kl. 20:42]

Það verður áhugavert að fylgjast með þessu ferðalagi.

[Rafn Haraldur Sigurðsson (IP-tala skráð) 22.1.2016 kl. 07:00]

Gaman að þessu.

[Gunnar Th. Gunnarsson, 28.1.2016 kl. 21:59]

Skemmtilegt og fróðlegt