2026年6月23日星期二

利用低成本设备探索太空:乔治·马塔的气球探测器

随着太空旅行的热潮再度升温,人们对宇宙的探索充满了前所未有的激情。这股兴奋情绪自尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)首次踏上月球以来,已经很久没有如此高涨了。回顾早期的太空探索,尽管人类取得了许多突破,但随着月球任务的结束,紧接着,2011年航天飞机项目的退休,宇航员们只能依赖于自上世纪60年代以来生产的俄...

随着太空旅行的热潮再度升温,人们对宇宙的探索充满了前所未有的激情。这股兴奋情绪自尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)首次踏上月球以来,已经很久没有如此高涨了。回顾早期的太空探索,尽管人类取得了许多突破,但随着月球任务的结束,紧接着,2011年航天飞机项目的退休,宇航员们只能依赖于自上世纪60年代以来生产的俄国“联盟号”飞船,进行极限外太空的旅行。那些日子里,人们开始对未来的太空旅行感到一些乏味与失落。似乎离我们能够实现《星际迷航》中的航天梦想还遥不可及。

然而,商业太空旅行的崛起改变了这一切,像蓝色起源(Blue Origin)和尤其是SpaceX这样的公司领导了这场太空革命。技术的迅猛发展,推动了几乎日常的火箭发射。而SpaceX的“星舰”测试飞行——搭载着全球最强大的火箭——更是成为了新闻头条。这些创新不仅让人们重新燃起对太空的好奇心,也激励着新一代年轻人跃跃欲试,梦想着征服星际。

然而,尽管人们的热情高涨,太空旅行仍然是少数幸运者的专属,且价格昂贵,让普通人难以参与。然而,Desafío Inventor的乔治·马塔(Jorge Mata)近日展示了一种令人惊叹的解决方案,证明了即使是业余黑客,也可以凭借极小的预算,探索大气层的上层区域。马塔的创意非常简单而实用:他设计了一套系统,可以让设备飞行至18英里高空,并将所拍摄到的影像传回地面。令人惊讶的是,这一切无需昂贵的无线电设备或特别许可。

虽然这款气球探测器还没有飞到太空,但它的相机捕捉到的黑色天空的画面,足以让人感受到太空探索的奇妙与激动。

马塔设计的硬件比你想象的更加普通。系统内包含了一块ESP32-CAM板,用于图像捕捉和处理。它与可充电电池、充电电路和DC到DC电压转换器配合使用,后者能将电池电压提升,以满足飞行的需求。

ESP32的无线通信功能强大,但Wi-Fi和蓝牙并不能支持18英里以上的传输。因此,马塔特别选用了一个私人移动无线电对讲机(Walkie Talkie)。这种对讲机无需执照便可使用,尽管其通常最大传输距离只有约三英里,但由于没有地面障碍物(如建筑物或树木),它在高空中能够轻松完成从平流层到地面的信号传输。

为了精确控制对讲机发送的音频信号,马塔将对讲机的麦克风直接接入了微控制器的GPIO引脚。这一操作让他能够将信息编码成音频信号,然后通过接收站解码。通过这种方式,图像信号得以通过慢扫描电视(SSTV)编码,从设备传输回地面。

最终,马塔将硬件安装在高空气球上,放飞出去。尽管这套系统的缺点是ESP32-CAM拍摄的图片分辨率较低,但它仍然是迄今为止最便宜、最简单的一种方法,让你体验到从极高空看到的地球光辉与黑暗天空。

如果你也想亲自尝试这样的探索,可以参考马塔的构建指南,开始你的太空探险之旅。