Tra le molteplici "branche" in cui si dilettano i tanti radioamatori al mondo, v'è anche quella del lancio di palloni sonda. Si tratta di un'attività che sta sempre più prendendo piede negli USA, dei cui piaceri comincia ad arrivare l'eco anche da noi. Lanciare la propria sonda non è nè difficile nè costoso, e può essere fonte di notevole divertimento.
L'attività radioamatoriale include interessi di ogni genere; accanto al radioamatore che siamo abituati a vedere mentre, microfono alla mano, scambia discorsi incomprensibili con colleghi in giro per il mondo, ne esistono altri che il microfono l'hanno apparentemente "appeso al chiodo", e si dedicano con passione ad un'attività di sperimentazione tecnologica che non ha molto a che vedere con l'immagine "classica". In queste pagine da anni ne abbiamo la conferma, con la presentazione di tanti aspetti poco noti di questa attività.
E se nella scorsa puntata abbiamo visto che esiste un interesse commerciale non trascurabile verso i palloni sonda, stavolta vedremo un'applicazione più giocosa ma più vicina a noi sperimentatori.
IL PALLONE
Il pallone da utilizzare è un normale modello per lanci meteo, che è possibile reperire presso alcuni rivenditori specializzati. Un pallone di "taglia" 1200 grammi (il peso del pallone stesso) è in grado di sollevare fino a 2,7 chili di strumentazione fino alla quota di 30.000 metri.
Cosa può portarsi di interessante e leggero un pallone in un volo così alto? Innanzitutto, un trasmettitore da qualche Watt, un TNC ed un GPS. Il ricevitore GPS, il cui costo è ormai ridotto a poche centomila lire, sarà in grado di localizzare in ogni istante il pallone fornendo latitudine, longitudine e quota del pallone per tutto il suo volo. Questi dati saranno prelevati dal TNC tramite una porta seriale, e trasmessi ad intervalli regolari tramite la trasmittente. Per farlo, però, è necessario che possa essere programmato per mandare la posizione circa ogni minuto, e che il GPS abbia un'uscita NMEA, una speciale seriale RS-232 a 4800 baud utilizzata su tutta la strumentazione nautica.
Grazie a questa attrezzatura, un ricevitore ed un altro TNC collegati al computer saranno sufficienti per tenere traccia da terra, durante le varie ore di volo, della posizione della sonda.
Occorre però tenere presente che i ricevitori GPS acquistabili sul mercato hanno una precisione deliberatemente ridotta a circa 100-120 metri, sia orizzontalmente che verticalmente, per evitare usi militari del sistema al di fuori degli USA.
L'effetto è che si vedrà la posizione, o l'ascesa, non muoversi linearmente, ma con salti di ampiezza più o meno grande. Inoltre, sempre i GPS di uso comune hanno un limite di velocità a 99 miglia o chilometri l'ora per impedirne un uso aeronautico, non autorizzato.
Un'altra possibilità è quella di costruirsi un altimetro elettronico utilizzando un trasduttore in grado di convertire la pressione dell'aria in un segnale elettrico, che verrà digitalizzato e convertito in dati da un apposito circuito. Il problema è procurarsi il trasduttore, reperibile solo presso pochi costruttori e distributori di materiale elettronico specializzato. In compenso, per utilizzarlo già circolano tra gli appassionati alcuni schemi adatti all'impiego di cui ci occupiamo.
ENERGIA DI BORDO
L'intero volo può durare 6 ore, ed altrettanto può essere il tempo necessario per localizzare il carico strumentale del pallone una volta tornato a terra.
Su tali durate va dunque tarata l'energia a bordo. Le uniche batterie che forniscono molta energia e pesano poco sono quelle al litio. Purtroppo sono anche quelle più costose; per fortuna degli statunitensi, negli USA è possibile acquistare quelle smesse dall'esercito, che le sostituisce quando superano la data di scadenza nominale ma sono ancora perfettamente funzionanti. E da noi? Probabilmente il nostro esercito non dismette grosse quantità di pile al litio, ma, come per tutta l'altra attrezzatura di cui parleremo in questo articolo, c'è sempre Internet; è quindi sempre possibile tentare l'acquisto oltreoceano in un negozio virtuale grazie alla "rete"...
IL COMPUTER DI BORDO
Se l'unica cosa che vi interessa è ricevere i dati dal GPS, una catena GPS-TNC-trasmettitore è già sufficiente. Ma se il "carico scientifico" della sonda ci sono diversi strumenti di misura da leggere o comandare, come un altimetro elettronico od un termometro per la temperatura interna ed esterna, diventa indispensabile coordinare il flusso dei dati tramite un controllore centrale. Questo controllore centrale, il "computer di bordo", può essere realizzato mediante una scheda a microprocessore. Ne esistono diversi modelli, dal costo di poche decine di dollari, che possono incorporare parecchie linee di ingresso/uscita per comandare strumenti esterni, porte seriali per acquisire dati da GPS e similari, e convertitori analogico/digitali per leggere ad esempio i dati dell'altimetro a trasduttore. Ve ne sono di diverse dimensioni, la più piccola è poco più grande di due francobolli. Per comodità di programmazione conviene optare per quelle dotate di un interprete in linguaggio Basic. L'alimentazione fornita da una piccola pila da 9 volt può durare alcuni giorni.
Il computer di bordo può occuparsi quindi di registrare temperatura interna ed esterna (tramite due semplici termistori), la quota, la posizione, quindi trasmettere questi dati in codice morse sulle trasmittenti di bordo (mai usarne solo una! E se si guasta o si rompe l'antenna?). Infine, ad ogni trasmissione può scattare una fotografia.
OCCHIO VOLANTE
Oltre ai dati strumentali, la cosa più emozionante ed immediata infatti è poter vedere fotografie scattate in quota. Che aspetto ha la terra vista da 30.000 metri di altezza? Per saperlo, la spesa è molto limitata: è sufficiente una macchina fotografica da 35 mm. compatta di recente costruzione , di quelle completamente automatiche incluso l'avvolgimento automatico della pellicola, dotata di un pulsante di scatto elettronico (oggi lo sono praticamente tutte). Macchine di qualità accettabile hanno un costo abbastanza limitato, ed alcune hanno anche una funzione per scattare una foto ogni dieci minuti. In mancanza di questa, con molta attenzione si può aprire la macchinetta. e saldare due fili in parallelo ai contatti dello scatto. Questi contatti portati fuori dalla macchinetta saranno collegati al computer di bordo o, in mancanza, ad un piccolo temporizzatore elettronico, tarato in modo da dare una breve chiusura del contatto ogni qualche minuto.
Un dubbio che potrebbe cogliere è: conviene dirigere la macchina fotografica verso il basso o lateralmente? Entrambe le scelte hanno il loro fascino. Puntandola in basso avrete un'interessante veduta aerea della vostra zona vista dall'alto, ed è senz'altro interessante riconoscere dall'alto i luoghi a noi noti. Puntandola verso l'orizzonte si noterà che la sonda salirà così in alto che il cielo diventerà nero, mentre si avranno affascinanti e colorate immagini della curvatura dell'orizzonte.
UN SOFFIO DALLO SPAZIO CHE SI VEDE IN TV.
Sono circa le due del pomeriggio, in uno dei primi giorni di ottobre. Stiamo guardando la televisione via satellite, quando cominciamo a notare un debole "effetto neve" che si fa sempre più pronunciato. Dopo aver raggiunto il massimo, in altri pochi minuti scompare. Lo stesso accade per altri due o tre giorni, alla stessa ora, poi nulla. Un attentato? Un guasto momentaneo? L'aereo della compagnia di bandiera o una rondine che hanno preso l'abitudine di passare davanti all'antenna? Nulla di tutto ciò: abbiamo semplicemente assistito ad un elementare fenomeno di radioastronomia. Abbiamo semplicemente scoperto che il Sole è una potente sorgente di rumore radio; grazie al fatto che esso si è trovato esattamente dietro al nostro satellite televisivo, là dove è puntata la nostra antenna, ed ha disturbato le onde del satellite stesso.
E perché proprio adesso? Il giorno 23 settembre è l'equinozio d'autunno. In questa giornata, il sole sorge esattamente ad Est e tramonta esattamente ad Ovest, percorrendo l'intero equatore celeste (l'equatore celeste è la proiezione sulla volta celeste dell'equatore terrestre).
Ora, tutti i satelliti geostazionari (tra cui i vari Astra ed Eutelsat/Hot Bird da cui riceviamo la televisione via satellite) si trovano sul prolungamento dell'equatore terrestre, e quindi ci aspetteremmo che il giorno dell'equinozio il sole passi dietro ad ognuno di essi. In realtà, poiché essi sono relativamente vicini alla Terra, noi che siamo nell'emisfero Nord vediamo i satelliti pochi gradi al di sotto dell'equatore celeste. Succede così che, solo qualche giorno dopo l'equinozio, il sole si trova a passare dietro a tutti i vari satelliti.
Il peggioramento del segnale in termini numerici è calcolabile con qualche conoscenza di fisica in 8 dB, un valore ben evidente. I momenti esatti dell'allineamento sono differenti in tutta la penisola e calcolabili usando un programma di tracciamento astronomico, come Instantrack.
La spiegazione del fenomeno è stata diffusa via Packet da I8CVS.
(Le immagini non sono più disponibili... Mi dispiace!)
Fig. 1: Una splendida immagine presa da una sonda amatoriale a quota 28.000 metri.