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español 2017-12-13 Estás en: Portada la Federación Servicios DIGICLUB PROYECTO GLOBO

PROYECTO GLOBO



DIGICLUB Ponencia realizada por EA5DOM en SYSEA'92.
Publicado en: DIGICLUB Nº 6, Octubre 1992.

Dado que no parece demasiado alcanzable el hecho que circule por el espacio un satélite de radioaficionados español, si puede ser factible el lanzamiento de un globo de Helio con una carga de hasta 4 Kg, conteniendo equipos digitales de radioaficionado.

Una divertida y apasionante experiencia que incluye el estudio de aspectos relacionados con la electrónica, el vídeo, la aeronaútica, la meteorología, etc., y una intensa labor de equipo.


1.- Un globo transportando equipos de radioaficionado

Ya en los años 60, Fritz Herbst (DL3YA/A) organizó el proyecto ARTOB (Amateur Radio Transponder On Balloon), y lanzó sus primeros globos desde el aeropuerto de Langenhagen, en Hannover. Los transponder fueron construidos por Karl Meintzer, DJ4ZC.

Estos experimentos constituyeron la base práctica que posteriormente ha servido para construir con éxito los transponder de los satélites de la FASE 3.

Por desgracia, a mitad de los 70 no se concedieron mas permisos para lanzar globos en Alemania debido al problema causado al tráfico aéreo. Entonces se recurrió a lanzarlos desde países limítrofes, pero pronto la prohibición también les alcanzó a ellos.

En los últimos años son varios los grupos que se han animado de nuevo a emplear globos para llevar a cabo experimentos de varios tipos, sobre todo en los Estados Unidos.

Combinar las actuales tecnologías digitales con equipos de radio nos permite incluir un gran número de posibilidades y experimentos en una carga que sea lo suficientemente ligera para poder ser elevada hasta los 30 Km. de altura por un globo lleno de Helio.

El incluir un microprocesador, video, fotografía y otros equipos a bordo, proceder a su lanzamiento y recuperarlo, no sólo es un reto tecnológico sino una propuesta de trabajo en equipo que necesita la coordinación de todos para concluir con éxito.


2.- Porqué y para qué lanzar un globo

El lanzar un globo de estas características es un experimento que proporciona a los radioaficionados la posibilidad de actuar en los siguientes campos:

    a)
    Diseño, construcción y prueba de equipos electrónicos en un entorno hostil. Se trata de montar electrónica que va a funcionar en condiciones extremas de temperatura, ausencia de presión, estática y agresión mecánica. Condiciones parecidas a las requeridas para equipos a bordo de satélites.

    b)
    Obtención de datos meteorológicos en altura, que son recibidos en tierra mediante canales de telemetría via radio.

    c)
    Seguimiento y recuperación, que constituye una "caza del zorro" a gran escala y mucho mas interesante que las tradicionales.

    d)
    Estudio de la propagación en altura. Mediante la escucha de las balizas transportadas por el globo en diferentes frecuencias (V/U/HF).

    e)
    Y por último, llevar a cabo un proyecto que ante todo exige coordinación y trabajo en equipo.

Si alguien que se haga llamar radioaficionado, no encuentra un incentivo a su actividad en ninguno de estos puntos ... será mejor que deje de pagar la licencia. Para eso da igual tenerla o no.


3.- Lanzamiento de un globo en EA

El pensar que una actividad de este tipo esta fuera de las posibilidades de los radioaficionados EA es algo aún por demostrar. De momento he querido dar el primer paso y hacer un sondeo de opinión sobre el proyecto, además de asegurarme de que técnicamente es viable.

Después de más de seis meses trabajando en el asunto, puedo decir que el proyecto está en marcha.

La respuesta por parte de particulares ha sido muy positiva, pudiendo contar ya con el ofrecimiento de colaboración de muchos colegas.

Los organismos y asociaciones que han tenido la posibilidad de conocer el proyecto también han reaccionado positivamente en su mayoría. Curiosamente AMSAT-URE no se ha mostrado interesada en el proyecto por considerar que éste no está relacionado con su actividad.

El proyecto se ha dividido en dos partes:

    a)
    Diseño, construcción y pruebas del globo y su carga.

    b)
    Lanzamiento, seguimiento y recuperación.

En cuanto al punto a) la actividad se ha centrado en Valencia. El problema de la parte técnica radica en que el grupo que lleve a cabo el diseño y montaje debe de estar en contacto frecuentemente. ¡Y esto es muy difícil de conseguir con grupos dispersos en varias zonas!

Por otra parte, al ser este el primer diseño de un globo, no es posible contar con una estructura modular que facilite incluir experimentos compactos montados por otros grupos en un chasis común. La carga útil debe de ser mínima y es muy importante limitar su peso a menos de 4 Kg.

En la parte técnica estamos implicados los siguientes colegas:

  • EA5RF, Fandos: Transmisor, receptores y electrónica analógica en general.

  • EB5IDF, Manolo: Software. Rutinas del procesador de a bordo y posible soft para análisis de la telemetría en PC.

  • Sr. Solé: Especialista en globos de Helio, montaje e integración de la carga y paracaídas. Asesor de lanzamiento y vuelo.

  • EA5DOM, Luís: Microprocesador de a bordo, sensores de telemetría y software de vuelo. Coordinación de la fase técnica.

En la fase b) aun no tenemos prácticamente nada definido, fundamentalmente porque no hay fecha fija para el lanzamiento y hasta no tener al menos un prototipo del globo resulta difícil enfrentarse a los problemas prácticos.

De momento existen algunas ideas, como son:

  • Lanzamiento en la región de La Mancha, por la ausencia de zonas montañosas y evitar el riesgo de que el globo se adentre en mar abierto.

  • Seguimiento y coordinación, a través de un operativo de Protección Civil (SPC) en la zona.

  • Posible coordinación entre el lanzamiento y un concurso de VHF. Recibir la baliza del globo podría puntuar en el contest y a su vez proporcionaría controles de recepción en prácticamente toda la península. (A estudiar).

  • Concurso de localización/recuperación. Posible trofeo y/o premio al equipo que consiga recuperar la carga útil tras su aterrizaje.

  • Si las cosas van bien quizá se pueda realizar un primer lanzamiento para primavera o verano del 93.


4.- La carga útil

Se trata de incluir el máximo número de experimentos y electrónica con el mínimo peso y consumo eléctrico posible.

Todo esto, en un paquete aislante térmico y que proporciona una protección mecánica a la hora del aterrizaje.

Para este primer globo se intentará dejar la complejidad a parte, para así concentrarse en experimentos orientados a facilitar la posterior recuperación de la carga útil. También se incluye transmisión de datos por telemetría y una cámara de fotos de 35 mm que será disparada por el ordenador de a bordo siguiendo una secuencia pre-determinada en función de la altura y tiempo de vuelo.

No se ha considerado la posibilidad de incluir un transponder o repetidor de fonía. Tampoco nos parece seguro incluir cámara de video y transmisor de ATV en este primer lanzamiento.

La telemetría se va a transmitir de dos formas: hablada y via packet.

No se va a incorporar ningún tipo de repetidor digital, ya que en principio no se va a incluir ningún receptor convencional.

Todas estas (y otras) posibilidades quedan pendientes para futuros globos mas complejos, para los que se podrá contar con mas recursos y experiencia.

El proyecto actual incluye los siguientes experimentos:

  • Cámara de fotos de 35 mm: Estará orientada hacia tierra y será disparada por el ordenador de a bordo en momentos previamente establecidos de altura/tiempo de vuelo. Fundamentalmente parecen interesantes las fotos obtenidas durante el despegue y el aterrizaje, así como desde la máxima altura alcanzada.

  • Telemetría: El globo proporcionará datos como temperaturas interna y externa. Presión atmosférica, altura estimada, tiempo de vuelo, velocidad vertical, etc.

    Estos datos podrán ser monitorizados con un simple receptor de FM en 144 MHz ya que se escucharán como voz pre-grabada (no voz de robot).

    Además, la voz se alternará con transmisiones de packet que contendrán en ASCII todos los valores de telemetría.

    Se dispondrá de un programa de PC para analizar posteriormente todos estos datos una vez grabados.

  • Sistema de localización por humo: Aún por estudiar. Se trata de incorporar pequeños botes de humo de los que no provocan llama, como los empleados por los paracaidistas deportivos.

    El ordenador de a bordo deberá encenderlos cuando detecte que se encuentra en fase de descenso y a una altura determinada (Ej: 2000 m.) lo que se espera que en un día despejado genere una señal visual en el cielo marcando la caída de la carga útil.

    Se trata de calcular la altura para que el aterrizaje se produzca con los botes de humo apagados. ¡No se trata de provocar incendios!

  • Potencia conmutable en el transmisor: Durante el vuelo, la potencia del transmisor de 2 metros estará por debajo de 1 W. El problema surge al tener que realizar la búsqueda, una vez se haya producido el aterrizaje, con esta potencia. Salvo que el aterrizaje se produzca en un área muy favorable, sería conveniente que al menos esta potencia aumente a unos 5 W. para facilitar la búsqueda.

    Esto implica un aumento del consumo eléctrico, que ha de ser estudiado dependiendo de la energía disponible después del vuelo en las pilas de Litio. Para paliar este problema es posible que el microprocesador de a bordo y todos sus periféricos se auto-desconecten y que solamente funcione el transmisor a plena potencia con un ciclo de trabajo de 10 segundos por minuto o incluso menos.

    También sería posible incluir un sensor de tensión en pilas, de forma que si esta baja de forma alarmante se vuelva a limitar la potencia.

    Habrá que experimentar cuantas horas de funcionamiento nos va a permitir la fuente de energía elegida.

  • Sistema de localización por sonido y flash: Una vez que el transmisor está trabajando en estas condiciones sería posible hacer funcionar un receptor muy rudimentario mientras no hay emisión.

    Este receptor, de baja sensibilidad, deberá detectar las emisiones de los equipos portátiles de los grupos de localización. La idea es que cuando el receptor escuche una señal (tono) produzca el encendido de una alarma sonora o zumbador. En pleno campo, un sonido de este tipo, se puede escuchar a distancias considerables y puede ser un complemento importante a la señal de RF.

    Como la cámara de fotos empleada incluye un flash, y este se alimenta de la propia pila de la cámara, sería posible disparar este flash a la vez que la señal acústica. Un circuito detector de luz ambiental evitaría que el flash se dispare durante el día.

    Esta previsión sería funcional en caso de perder muchas horas en las tareas de localización y que caiga la noche.

    Siempre es mejor intentar este sistema que esperar al día siguiente, que las baterías estarán agotadas y la búsqueda deberá ser totalmente visual.

  • Baliza en 28.322 MHz.: Aún por estudiar. Se trata de proporcionar una segunda baliza en HF para compararla con la de VHF en estudio de propagación. Esta baliza estaría muy limitada en potencia y seguramente modulada en CW.


5.- La "Nave"

La nave, el globo en este caso, consiste en un balón que contiene gas Helio. Este gas es inerte (no puede explotar), pero a medida que el globo asciende la presión exterior disminuye y el volumen de Helio aumenta.

Esta dilatación está limitada por el propio material del globo, que llega al punto de rotura y explota.

El globo tira del vértice del paracaídas, al cual está unida la carga útil.

Por lo tanto, el paracaídas permanece plegado mientras el globo este hinchado. Cuando el globo explota y desaparece, la carga cae y el paracaídas entra en acción. A 30.000 metros la densidad del aire es mínima, con lo que el efecto de frenado no se deja sentir hasta alcanzar alturas muy inferiores.

La carga útil debe de estar construida de forma que incluso durante la caída libre, el objetivo de la cámara apunte a tierra. Además deberá de estar estabilizada para evitar que gire como un trompo a gran velocidad, lo que también arruinaría las fotos obtenidas.

Vemos en la figura la disposición básica de componentes del Globo.

BALON DE HELIO
      |
      |
  PARACAIDAS
      |
      |
      |
      |
  CARGA UTIL


6.- El Lanzamiento

Quizá el problema mas grave de todo el proyecto consiste en su dependencia de las condiciones meteorológicas.

Para proceder a un lanzamiento con mínimas garantías es necesario contar con condiciones meteorológicas ideales: cielos despejados, ausencia de vientos en altura, e incluso temperaturas óptimas.

Esto no sería un gran problema si la fecha de lanzamiento no estuviese definida, o fuese cosa de "cuatro amiguetes". Pero cuando hablamos de coordinar a un gran grupo y de que mucha gente viajará bastantes kilómetros para llegar al lugar, evidentemente no es lo mismo.

Tendremos que poder contar con un pronóstico lo mas fiable posible a 48 horas vista, para así poder suspender el lanzamiento con anticipación.

Este es uno de los grandes problemas con los que nos vamos a enfrentar en el proyecto, y esperamos que mediante la colaboración de los meteorólogos se pueda hacer coincidir el lanzamiento con un día de condiciones ideales.


Hasta aquí la explicación del proyecto y su situación actual.

A continuación se relaciona una serie de entidades que han mostrado su interés en el proyecto. No se incluye lista de particulares interesados por no correr el riesgo de dejarme a nadie.

Si sientes interés por el proyecto y te gustaría participar ponte en contacto conmigo en las direcciones indicadas. Y lo mas importante: Indícame cual es la faceta en la que crees estar más preparado para colaborar. Lo mismo se aplica para grupos o entidades interesadas en el tema.

Preguntas concretas sobre el tema, sugerencias e ideas son bienvenidas.

Luis Fernández, EA5DOM
Avda. Jaime I, 12-6
03500 Benidorm

EA5DOM @ EA5VDR.EAV.ESP.EU
EA5DOM @ UO22

Entidades interesadas:

  • Unión de Radioaficionados de Benidorm (EA5URB)
  • Valencia Digital Radioclub
  • Radio Club Elda
  • DIGIGRUP-EA3: Coordinadora d'Activitats Radioamateurs de Lleida

Valencia, Agosto-92



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