Experimentos con globos de gran altitud.
Por XE2UD Miguel Darío
Un globo estratosférico o de gran altitud (HAB en inglés) es un globo generalmente lleno de helio que se libera para subir a la estratosfera, alcanzando alturas alrededor de los 30’000 metros. Son también conocidos como BallonSats, aunque en realidad no son satélites por definición.
El tipo más común de globos de gran altitud son meteorológicos, pero también se usan como plataforma de experimentos educativos y de aficionados a las ciencias y generalmente contienen equipos electrónicos como transmisores de radio, cámaras o sistemas de navegación por satélite, GPS y aplicaciones de astronomía o radioaficionados.
  | Debido al bajo costo de módulos GPS, equipos simples de comunicaciones y micro computación, los globos de gran altitud son un pasatiempo popular y varias organizaciones, escuelas y clubes ayudan en el desarrollo de diversas cargas útiles. Las cargas útiles son diferentes equipos y experimentos que son transportados por los globos y pueden tener muchos tipos de equipos de medición, sensores y cámaras así como equipos de radio y telemetría. |
Experimentos de Radioaficionados:
Probar el alcance de diferentes sistemas de radio suele ser una parte importante de nuestras actividades. En la radio afición se usan transmisiones de datos por paquetes para comunicarse usando un sistema de datos llamado APRS (Automatic Packet Reporting System), pero existen varios diferentes tipos de experimentos que pueden ser realizados con globos, ya sea usando código Morse, balizas digitales o RTTY para transmitir ubicaciones y otros datos.
Los primeros lanzamientos de globos a gran altitud registrados por radioaficionados tuvieron lugar en Alemania en 1964 y Finlandia en 1967.
¿Cómo funcionan?
La mecánica de vuelo es la siguiente, el globo construido con material altamente extensible es llenado parcialmente con Hidrogeno o Helio a presión ambiente hasta conseguir fuerza ascensional. Al elevarse la presión atmosférica se reduce produciendo la expansión del gas y el aumento del diámetro del globo.
A cierta altura, y dependiendo de la resistencia del material del globo que oscila entre los veinte a treinta kilómetros el globo estallara después de cierto tiempo y el equipo desciende a tierra por medio de un paracaídas. Los equipos electrónicos están alimentados por baterías y/o celdas solares ya que se trata de maximizar la duración del tiempo de vuelo.
(Hay globos de radioaficionados que han dado varias vueltas al planeta en extensos periodos de tiempo).
Carga Útil de radioaficionados
La primera carga lanzada en América Latina la realizo José, LU7JCN, en el “PAMPERO 1” y consistía en dos transmisores CW (10 metros y VHF) que emitían tonos de telemetría y su identificación en código morse. La carga total pesaba alrededor de uno y medio kilogramos. El transmisor VHF emitía solo 20 mW. El controlador estaba basado en circuitos CMOS y memoria RAM, donde se guardaba el mensaje a través de una computadora.
En 2013 se realizaron varios experimentos en México como con el lanzamiento del
 | En Chihuahua, Chih. México 17 de Mayo 2014 Yahir XE2JA, Adrián XE2JOC e Israel XE2EM junto con varios radioaficionados de Chihuahua, realizaron los primeros experimentos de este tipo en conjunto con estudiantes del ITESM Campus Chihuahua. “Team X-NAO” |
Consideraciones de equipamiento:
La caja que contenga la carga útil debe proteger la electrónica y en especial las baterías de las rigurosas bajas temperaturas del exterior. Las pilas ideales son de Litio que tienen una gran resistencia a temperaturas inferiores a -20 C, aunque también se usan Alcalinas menos resistentes a bajas temperaturas, y de menor capacidad, pero que mantienen una carga similar a las de Litio y a un menor costo. No se recomiendan las pilas Zinc-Carbón debido a su bajo rendimiento.
Las antenas utilizadas en estos vuelos han sido mono polos, Slim Jim, “J”, etc.
¿Qué tipos de carga útil hacen los radioaficionados?
Existen muchas posibilidades que aumentan a medida que los equipos electrónicos se reducen en peso y tamaño y también en precios, ya que actualmente podemos conseguir “módulos electrónicos” miniatura de casi cualquier cosa; sensores de temperatura, receptores GPS, radios VHF/UHF en una sola pastilla, unidades CPU computacionales muy compactos y más, a muy bajos costos gracias a la masificación de mercado y a la miniaturización de circuitos.
Los principales ejemplos de carga útil de radioaficionados contienen:
- Balizas móviles de CW
- Balizas móviles de varios modos digitales en diferentes bandas
- Recolección de datos meteorológicos y telemetría
- Mini Repetidoras de voz semi dúplex o tipo “perico”
- Repetidores móviles de APRS (Digipeaters)
- Estaciones de SSTV con cámaras “en vivo” o que transmiten series de imágenes almacenadas relativas al experimento en curso
- … y cualquier combinación de las anteriores o otras posibilidades (LoRa, WSPR, etc.)
¿Que se requiere para lanzar un Globo HAB de radioaficionados?
Primero hay que definir el objetivo del experimento, que es lo que queremos lograr, si enviar un nodo de APRS o una cámara SSTV, o simplemente una baliza solo TX o un repetidor de cualquier tipo, ya que dependiendo de ese objetivo será la cantidad de equipo, su peso, su costo de implementación, el tipo de lanzamiento y si queremos o no recuperarlo.
Una vez definido el objetivo, habrá que hacer un diagrama de elementos o componentes mínimos necesarios, y en base esta lista de componentes hacer un trabajo de investigación para buscar los más ligeros y adecuados para su integración, la forma como van a interactuar con los sistemas en tierra y finalmente el análisis de costos para definir su viabilidad y financiamiento, además de cómo se van a realizar todos los trabajos de construcción de la carga útil, el lanzamiento, difusión del evento, etc.
Existen infinidad de posibles combinaciones y diferentes opciones todas ellas muy instructivas e interesantes, y como muestra les presento un ejemplo de una micro cámara para SSTV usando radios FRS.
Que se puede combinar con micro computadoras, sensores y equipos GPS de muy bajo costo, etc.
Esta idea de proyecto puede aún ser optimizada utilizando módulos de radio sumamente baratos y más ligeros, que nos permiten usar radios de VHF/UHF en bandas de radioaficionado para múltiples aplicaciones
Aquí el único límite es la creatividad e ingenio de los radio experimentadores que se animen a realizarlos.
Si alguno de ustedes está interesado o realiza algún lanzamiento de globos de radioaficionados nos gustaría saber de sus experiencias y resultados.
Nos vemos pronto en cualquier banda y en cualquier modo
¿Quizás desde la estratosfera?
73 de XE2UD Miguel Darío
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