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Vuelo en globo a gran altitud

13 de mayo de 2021: experimentos con globos meteorológicos en Győr, en el tejado y los alrededores de la Universidad Széchenyi István.

El experimento

Con motivo del Día Mundial de las Telecomunicaciones, realizamos experimentos con globos meteorológicos el 13 de mayo de 2021 en Győr, en el tejado y los alrededores de la Universidad Széchenyi István. Los experimentos tenían varios objetivos, y aquí publicamos los resultados de las mediciones.

Durante el experimento, lanzamos varios globos, cuatro de los cuales estaban equipados con dispositivos técnicos.

Vuelo en globo a gran altitud

Equipamiento de los globos

Globo 1

El globo de la memoria

El primer globo lanzado lo llamamos el globo de la memoria. Dado que celebramos el Día Mundial de las Telecomunicaciones, queremos conmemorar a los profesionales que han hecho mucho para que podamos vivir nuestro día con las capacidades técnicas actuales, incluidos aquellos que dejaron la profesión durante la pandemia.

Su equipamiento técnico era escaso en comparación con los demás: una sonda para realizar mediciones meteorológicas y un transpondedor para saber por dónde se movía el globo. Además, le colgamos una corona conmemorativa. Este globo podía ser seguido por cualquier persona de forma abierta.

Globo 2

Imagen en vivo y LoRa

Imagen en vivo y LoRa

La tarea del segundo globo era transmitir imágenes en vivo desde el cielo. Colocamos en él un teléfono móvil especial que transmitía video de alta resolución. El video estuvo en vivo mientras las estaciones base terrestres estuvieron disponibles para el dispositivo; después de la pérdida de conexión, guardó la grabación en la memoria interna. Sometimos el teléfono a pruebas de termocámara y radiofrecuencia, y desarrollamos un aislamiento a través del cual la cámara tiene una visión adecuada, pero el calor útil no escapa.

LoRa es un conocido representante de la comunicación IoT, con su propia modulación y capacidades de transmisión de datos. También colocamos un dispositivo de este tipo en la sonda, que, además de nuestro transpondedor, proporcionaba datos en el formato compatible con el estándar LoRa. Dado que muchas estaciones receptoras en todo el mundo son capaces de recibir y transmitir paquetes LoRa, en nuestro caso a nuestro propio servidor, probamos la comunicación LoRa en este globo y observamos a qué distancia se recibían aún nuestras señales con una potencia determinada.

Globo 3

Mediciones de redes móviles

El papel principal del tercer globo fue la recopilación de datos de redes móviles. Utilizamos teléfonos cotidianos, cedidos por Huawei Hungría para nuestros experimentos. Estos ejecutaban un software personalizado que guardaba los datos de cada red móvil detectada, independientemente del operador emisor de la tarjeta SIM. Las mediciones muestran claramente qué señales de radiofrecuencia llegan a la atmósfera terrestre sin ser necesarias; a 28 000 metros de altura, probablemente nadie querría hacer una llamada telefónica. Los resultados proporcionaron un mapa que muestra qué señales de operadores de qué países recibimos sobre Hungría a medida que aumenta la altitud.

Aquí también es importante el aislamiento: según los datos del fabricante, las baterías de los teléfonos móviles ya no funcionan por debajo de -13 °C, por lo que el dispositivo debía mantenerse por encima de esa temperatura, incluso con una temperatura exterior de hasta -70 °C. Dos esferas de poliestireno anidadas, con una capa de aire entre ellas, sirven para evitar el enfriamiento. Para medir los cambios de temperatura, utilizamos termómetros iButton.

Globo 4

Mediciones adicionales

En este globo también colocamos un teléfono móvil para realizar mediciones adicionales de la red móvil, así como una cámara de grabación. Lamentablemente, hubo un problema con el globo —probablemente le faltó helio—, por lo que no hizo un viaje largo, y sus datos no son significativos.

Puntos de aterrizaje

Los puntos de aterrizaje de los globos equipados se registraron en la región alrededor de Győr, y la recuperación de las sondas se basó en estos datos.

Prueba de aislamiento

También probamos los dispositivos colgados en el globo en una cámara termográfica, pero teníamos curiosidad por saber qué valores de temperatura obtendríamos gracias al aislamiento en condiciones atmosféricas reales. Colocamos registradores de temperatura iButton en diferentes capas de las esferas aislantes, que monitorearon y almacenaron continuamente el cambio de temperatura. Estos valores son instructivos para nuestras pruebas futuras.

La imagen muestra las dos esferas de poliestireno anidadas del aislamiento; los números ayudan a identificar las capas.

Prueba de aislamiento