50 Años de Viajes Espaciales

Mientras revisaba fotos antiguas me encontré con una que se relaciona directamente con la materialización de un símbolo del siglo XX: Los Viajes Espaciales. En la foto de la Fig. 1 estamos con mi hermana Valeria nada menos que a los pies del cohete Atlas que llevó a John Glenn al espacio y que lo convirtió en el primer hombre en orbitar el planeta tierra desde el espacio exterior.

Fig. 1 Foto en el ala Oeste del Instituto Smithsoniano en Washington D.C.

El vuelo espacial ya cumplió 50 años (en el 2009), comenzó con Yuri Gagarin que fue el primer hombre en el espacio y desató los ímpetus competitivos norteamericanos. Entonces, Estados Unidos puso en marcha el Proyecto Mercury para el cual la NASA seleccionó siete Astronautas: Los pioneros del espacio que podemos ver en la Fig. 2.

Fig. 2 Los Astronautas del Proyecto Mercury de la NASA, de izquierda a derecha: Gus Grissom, Alan Shephard, Scott Carpenter, Wally Schirra, Deke Slayton, John Glenn y Gordon y un modelo del cohete Atlas.

El cohete Atlas que vemos en la Fig. 1, solía estar en la denominada Fila de Cohetes (rocket row en inglés) del Instituto Smithsoniano de Artes e Industria en Washington. Esta fila de cohetes ya no está más allí y la calle que se ve en las fotos se convirtió en paseo peatonal, sin embargo, el edificio de estilo victoriano sigue intacto. La genealogía de cohetes Atlas continúa viva en el Siglo XXI con versiones mucho más grandes y poderosas que prestan servicios tanto en los ámbitos militares como civiles.

Fig. 3 Instalación del cohete Atlas en el Instituto Smithsoniano

Compilé un pequeño video que muestra la experiencia del despegue y vuelo orbital de John Glenn, los videos fueron editados y digitalizados por la NASA ya que la filmación de la cápsula fue tomada con una cámara de 8mm y el sonido estaba grabado aparte. De todas formas, es interesante escuchar las señales cardíacas que se registraron del experimentado piloto y los gestos faciales en diversas etapas del vuelo.

Fig. 3 Otra vista de la Fila de Cohetes del Smithsoniano

Tal como relata el locutor en el video, Glenn hizo tres días y tres noches (orbitó tres veces la tierra) en un vuelo que duró 4 horas 50 minutos. ¡Efectivamente, todo el vuelo duró menos de 5 horas! No resulta difícil imaginar las cualidades personales y nivel de entrenamiento de estos pilotos para estar 5 horas o más en una lata de sardinas a decenas de Km de altura.

Hasta la Próxima,

Sergio Otaño

GPS Sistemas de Posicionamiento Global

Lo Básico

A diferencia de los satélites para radioaficionados (ver Taller Práctico de Satélites), los satélites GPS son aparatos altamente sofisticados y costosos y están configurados con propósitos militares y comerciales. El sistema GPS utiliza 24 satélites que desarrollan órbitas circulares sobre la tierra a 20,200 Km de altura con una velocidad de mas de 14000 Km/h. En menos de 24 hs. estos satélites son capaces de dar dos vueltas a la tierra. Para lograr precisión se deben contactar 4 satélites aunque con 3 satélites se obtiene una aproximación.

Fig. 1 GPS de Mano Garmin RINO 110

Este sistema es operado por el departamento de defensa de EE.UU. y recibe el nombre de NAVSTAR. La Federación Rusa, administra un sistema similar denominado GLONASS, y actualmente, la Unión Europea tiene en desarrollo un sistema de posicionamiento global propio denominado Galileo y se estima como inversión la escalofriante suma de € 3.400.000.000 .

Fig. 2 Sistema de GPS NAVSTAR

El Sistema de GPS NAVSTAR (ver Fig. 2) cuenta con 24 satélites que orbitan la tierra dispuestos en 6 planos con 4 satélites cada uno.

La tecnología GPS es de gran utilidad en geografía ya que permite la determinación de límites geográficos, fronteras, elevaciones de terreno y cauces de ríos entre otros. Se utiliza en minería, industria del petróleo, agrimensura, sismografía, cartografía, etcétera. Asimismo, se aplica la tecnología de GPS en la inspección de campos de labranza con la finalidad de optimizar la distribución de fertilizantes. Los zoólogos colocan minúsculos dispositivos GPS a pingüinos, osos polares, ballenas, delfines, gacelas, leones y demás animales con la finalidad de trazar sus rutas y estudiar sus comportamientos en diferentes entornos naturales.

Fig. 3 Determinación de la Posición.

El receptor GPS recibe señales de los satélites y determina la distancia de cada uno de estos por el tiempo que tarda la señal en llegar y luego calcula la posición.

La tecnología GPS es utilizada cada vez más para guiar automóviles, camiones, taxis, trenes, barcos, aviones e incluso satélites. La policía, los equipos de salvamento y rescate y otros servicios públicos utilizan GPS para localizar trayectorias de vehículos y mejorar el tiempo de respuesta ante emergencias. Gracias a GPS se pueden analizar los movimientos y deformaciones de estructuras potencialmente peligrosas como puentes, carreteras y represas. Los pilotos de aviones cuentan con GPS en sus sistemas de navegación y aterrizaje, y también montañistas, ciclistas, conductores de rally y otros deportistas incorporan GPS a sus equipos guía. Incluso se encuentran en desarrollo unidades GPS especiales para la orientación de no videntes en las ciudades.

Fig. 4 Mi Viejo GPS, Compañero de Aventuras

También en el campo de la telefonía móvil se han incorporado los GPS para cuestiones de seguridad y administración de personal. Por otra parte, ya son numerosas las instituciones que hacen uso de GPS para sincronización de relojes, por ejemplo estaciones de radio y televisión, bancos, redes informáticas, etcétera.

En mi caso, utilizo este modelo viejo de Garmin, el RINO 110 para actividades náuticas que antes realizaba en velero y actualmente en lancha, navegación en treckings de montaña, siempre acompañado de pínula y mapa y sólo para corroborar la ubicación o para medir distancias. Es muy útil también para determinar el rítmo y el trayecto recorrido en maratones o carreras de aventura (en los que esté permitido su uso). RINO significa Radio Integrated with Navigatio for the Outdors, en castellano Radio Integrada con la Navegación para Actividades al Aire Libre. En próximas entregas veremos ejemplos prácticos de su uso y su interface para integrarlo con una computadora.

¡Muchas gracias por los mails recibidos y buen año 2009 para todos!

Sergio Otaño

Satélites Meteorológicos NOAA

Experiencias Prácticas

La tecnología de satélites es realmente apasionante y por eso, como anticipé anteriormente, voy a realizar una serie de artículos informativos y también prácticos para tratar de transmitirles el interes en este campo y se pongan a realizar sus propias experiencias. Estas notas estarán basadas en el taller práctico realizado en LU4AAO Radioclúb QRM Belgrano el 29 de Noviembre de 2008.

Introducción

Los satélites meteorológicos contienen en su configuración básica una cámara que captura imágenes de los sistemas nubosos en forma electrónica . La información recibida es enviada rápidamente a la Tierra, debido a que las condiciones meteorológicas pueden variar en muy poco tiempo. La transmisión de estas imágenes televisivas, aunque ofrecen menor definición que la película fotográfica, permiten la suficiente resolución para el trabajo meteorológico.

El esfuerzo económico que realizan los gobiernos en el mantenimiento y actualización de los sistemas de sensores remotos y satélites, se compensa con la mayor rapidez y exactitud de los datos que se obtienen, en contraste con los antiguos sistemas de observacion que se realizaban exclusivamente por medio de barcos científicos.

Icom IC-275 (VHF Multimodo)

Los primeros satélites iban equipados con un registrador magnético que almacenaba toda la información recogida durante la órbita de reconocimiento. Al pasar por la vertical de una estación de adquisición de telemetría, el satélite transmitía, a alta velocidad, todas las imágenes almacenadas. A partir de 1963 la NASA, con el lanzamiento del TIROS-8, puso en servicio un nuevo sistema de transmisión: el sistema APT (Automatic Picture Transmission). Este sistema, perfeccionado con el NIMBUS-1 (1964) y el ESSA-2 (1966), permite a cualquier estación de tierra recibir la comunicación del satélite meteorológico mientras la sobrevuela o bien recorre alguna órbita adyacente. Las imágenes recibidas corresponden a la zona (nadir) que está sobrevolando. De esta forma se consigue un acceso a estos satélites, sin depender de las estaciones de seguimiento de la NASA. El equipo necesario es mucho más simple y económico, permitiendo que los organismos meteorológicos e instituciones educativas de muchos países hayan montado servicios de seguimiento de satélites con excelentes resultados.

Tipos de satélite

Al igual que el resto de satélites pueden clasificarse en geoestacionarios y polares. Los satélites geoestacionarios están ubicados en un punto fijo de la "órbita geoestacionaria", situada a una distancia cercana a los 35800 Km del ecuador terrestre. Permiten la observación continuada de una área geográfica las 24 horas del día, ya que completan en este tiempo una órbita alrededor de la Tierra.

En la actualidad hay activos cinco satélites meteorológicos situados en esta órbita geoestacionaria: el INSAT indio, los americanos GOES E y W (Geostationary Operational Meteorological Satellite), el GMS (Geostationary Environmental Satellite) japonés, el METEOSAT (European Geostationar y Meteorological Satellite) y el GOMS (Geostationary Operational Environmental Satellite) de la Federación Rusa.

Para completar la observación, se dispone de satélites que giran en órbitas circumpolares en dirección norte a sur y a la inversa. Estos satélites polares permiten observar los fenómenos atmosféricos en latitudes altas. Las zonas geográficas situadas por encima de los 60º de latitud no pueden ser monitorizadas por los satélites geoestacionarios debido a la esfericidad de la Tierra.

Satélites de órbita polar

Los satélites de clima de orbita polar que se desplazan a unos 800 Km. de la tierra. Estos satélites ofrecen menos prestaciones que los geoestacionarios, pero son más sencillos, económicos y fáciles de poner en el espacio. Sin embargo, a diferencia de los satélites geoestacionarios, no están fijos con respecto a la tierra, sino que describen una trayectoria. Se desplazan en órbitas alrededor de la tierra que pasan aproximadamente por los polos Norte y Sur. Además, como la Tierra rota sobre su eje, las órbitas no pasan siempre por el mismo sitio, sino que se desplazan en el sentido transversal de la tierra. Esto le agrega un grado más de dificultad que con los satélites geoestacionarios, que localizarlos es tan simple como "apuntar" la antena, y una vez que los encontramos, dejamos fija la antena y tenemos la recepción asegurada (siempre que el satélite esté disponible).

En el caso de los satélites polares, como los NOAA, la operación se complica porque para dirigir nuestras antenas tenemos que saber por donde van a pasar y cuando van a pasar. Este tipo de satélite da una vuelta a la Tierra cada 100 minutos más o menos y transmiten las imágenes por medio del sistema APT (Automatic Picture Transmission) o transmisión automática de imágenes. Es el sistema más simple, económico y fácil de recibir, en la frecuencia de los 137 MHz.

NOAA son las siglas de National Oceanic and Atmospheric Administration. Abajo vemos un ejemplo del tipo de imágen que envía el satélite Norteamericano Noaa-14 en la frecuencia de 137.620 Mhz. Actualmente se encuentran activos el Noaa-12 en la frecuencia de 137.500 Mhz. y el antes citado Noaa-14. Ya está en funcionamiento el satélite NOAA K (NOAA 15) en la frecuencia de 137.500 Mhz. Los satélites NOAA comparten cada línea de información con dos contenidos diferentes: los canales A y B. Para que los neófitos comprendan, se trata de señales de AUDIO que se transmiten en una portadora de RADIO. Cada uno de ellos transmite sus propias señales de sincronismo: 7 pulsos de 1040 Hz para el canal A y 7 pulsos de 832 Hz para el canal B. Cada uno de estos datos, repartidos entre los dos canales A y B permiten transmitir fotografías de diferentes regiones espectrales, siendo la frecuencia de línea de 120 lpm.

Esta imagen muestra un ejemplo de recepción, en concreto esta pasada de satélite NOAA sobre la República Argentina el día 29/11/2008 durante el transcurso del Taller Práctico Sobre Satélites que tuvo lugar en el Radio Clúb QRM Belgrano.

Imágen Wxtoimg Recibida el 29/11/2008

Elementos necesarios:

Para recibir las imágenes que capturan los satélites NOAA no hacen falta equipos demasiado sofisticados, la siguiente lista cubre las necesidades:

- Antena para VHF tipo "Dipolo Cruzado"
- Receptor que reciba en 137 MHz en FM, también puede ser un Handie o Scanner.
- Software Decodificador de señales, por ejemplo el programa WXtoImg es excelente.

Principales Sitios web

http://rapidshare.com/files/188131874/X40A-F-en.pdf

Manual Introductorio de Radio y Electrónica en Inglés Desarrollado por Phillips

http://www.amsat.org.ar/

Sitio web de Amsat Argentina, principal sitio de referencia en Español.

http://www.amsat.org/

Sitio web de Amsat North America, principal sitio de referencia en Inglés.

http://www.arrl.org/

Sitio web de la American Radio Relay League, principal institución que nuclea a radioaficionados.

http://www.wxtoimg.com/

Software para la decodificación automática APT and WEFAX (wxsat).

¡Que tengan un gran día!

Sergio Otaño

Taller Práctico de Satélites

Introducción

Hacía mucho tiempo que no participaba de una actividad con los miembros del radio club QRM Belgrano LU4AAO, de hecho, esta fue mi segunda visita a la sede de Triunvirato 5720 que es bastante diferente de la antigua sede en la calle Arias.

El satélite tipo cube LUSEX

Ante todo me alegró ver muchos socios, gran actividad y buena organización. Me llamó la atención el grupo nuevo de socios que ya son habitués del club (ya los había visto en una visita anterior). También estaban aquellos infaltables pilares del club, Raúl LU5AG y Guillermo LW8DTO Faltaban algunos de los antiguos como Gonzalo LW6DW, Horacio LU1BJW y otros.

Llegué antes de las 9 que era la hora de pasada del satélite AO-51 y ya había muchos presentes todos coordinados por Adrián LU1CGB y Raúl LU5AG, movilizando cables coaxiles, antenas direccionales VHF/UHF de manufactura artesanal pero de aspecto bastante profesional. Estas antenas tenían un soporte tipo bastón para ser operadas en forma manual.

Había dos pares de antenas con soporte manual y en cada una de ellas “colgaban” dos handies uno con cobertura VHF y el otro en UHF para poder escuchar el retorno del satélite. Además de las antenas, había un cronograma muy completo con las pasadas de los satélites que indicaba los modos de operación y muchos otros detalles. Raúl había dispuesto también un gráfico que incluía el edificio en cuya terraza nos encontrábamos, los edificios linderos y las posiciones relativas de azimut y elevación relativos. Esto probó ser bastante práctico para apuntar las antenas en los horarios predeterminados.

Cuando pasó el satélite se produjo silencio y con gran concentración se apuntaron las antenas, hasta que, por fin, se consiguió el retorno y la comunicación entre los dos grupos que sostenían sendas antenas, distantes a unos 8 metros lograron comunicarse por radio a través del satélite a 800 Km. de distancia. En este momento, todos los presentes mostraron signos de mucha emoción. También se hicieron presentes, a través del satélite, un radioaficionado brasilero (aparentemente de San Pablo) y otro de la Patagonia Argentina.

Mas tarde se establecieron en posición antenas “fijas” omnidireccionales para recibir imágenes del satélite geoestacionario NOAA. Otra ves se hizo un gran despliegue de cables, adaptadores, preamplificadores y demás todo coordinados por Adrián LU1CGB que estaba en todos los detalles y explicaba en términos muy sencillos los elementos que se utilizaban en esta operación. Hay que mencionar que Adrián tenía fiebre y la laringe inflamada y que, a pesar de esto, se mantuvo de muy buen humor y le puso mucho entusiasmo durante las horas que dictó el taller.

Baliza de telemetría del globo meteorológico

Antes de bajar al shack, Pedro LU7ABF (de AMSAT), ya comenzó a captar las señales del satélite NOAA en su handie. El shack del RC parecía el centro de control de lanzamiento de la NASA con todas las lapops y las desktops corriendo programas como el ORBITRON, el WXTOIMAGE y demás. Adrián trajo, entre otras cosas, dos equipos Icom con los que el trabaja los satélites un IC-275 (multimodo 144 MHz.) y un IC-475 (multimodo 440 MHz.). Mientras la imagen del satélite meteorológico era bajada y procesada con el WXTOIMG, Adrián explicó numerosas cuestiones prácticas relativas a la prácticas satelital amateur, muchas relacionadas con su amplia experiencia en esta materia. También habló de algunas cuestiones técnicas como el uso de duplexores para conectar antenas VHF/UHF en un solo equipo. También habló de las prácticas de rebote lunar y abundó en detalles prácticos para interesar a los concurrentes, aún con equipos de baja potencia.

La exposición de AMSAT fue iniciada por Ignacio LU1ESY (el presidente del capítulo argentino de AMSAT) que llegó con dos antenas una de VHF y otra de UHF bastante grandes y un montaje metálico que permitía mantenerlas en posición y apuntarlas en la dirección deseada. A este conjunto le sumó un tranceptor Yaesu FT-817 (multimodo de 5W) portatil. En su charla, Ignacio se refirió a la institución, las alianzas con otras instituciones, tales como la UTN, sus numerosos proyectos pasados y presentes, las actividades de difusión que realiza en escuelas y otros organismos como los Boy Scouts. Vimos un video que mostraba a los alumnos de una escuela bilingue argentina en comunicación con los tripulantes del trasbordador espacial por radio en forma directa y realizaban toda clase de preguntas a los astronautas. Mencionaron muchos satélites, como el PEHUENSAT y el LUSAT y las experiencias buenas y malas con ellos. El problema de las baterías que constituyen el talón de Aquiles y son, junto con la radiación las causas de "fallecimiento" satelital mas habituales. Luego Ignacio introdujo a Pedro LU7ABF se refirió a un proyecto actual con un grupo scout en el que armaron una plaqueta para enviar telemetría desde un globo meteorológico pequeño (80 cm. en tierra que se expande a 3 m. a gran altura). El circuito consta de un PIC con entrada analógica que genera patrones de código Morse y los transmite a tierra por medio de un circuito transmisor de baja potencia. La información que codifica es la temperatura y el estado de la batería.

Mas tarde, Pedro (LU7ABF) se refirió a su “hijo”, el nuevo proyecto satelital de AMSAT denominado LUSEX. El LUSEX es un diminuto satélite cúbico de 20 cm. cuadrados por 5 cm. de ancho y tiene la particularidad de desplegar un conjunto de celdas solares en forma de alas para optimizar la llegada de luz solar a las mismas. Los conjuntos se despliegan hacia los lados y forman una cruz. Asimismo, la parte posterior de los paneles desplegados conforman las antenas de UHF y VHF. De modo que mientras los paneles apuntan hacia la luz, las antenas apuntan hacia la tierra. También explicó la forma en la que se logrará posicionar el satélite en el espacio, por medio de detectores fotosensibles para localizar la fuente de luz y magnetorques (bobinas que generan campos magnéticos) localizados en tres de las caras del cubo, lo que permite cubrir los tres ejes de giro. Para ejemplificar cada uno de los puntos, Ignacio mostró una maqueta de tamaño real del LUSEX, así como las baterías (nokia) que llevará en su interior y las bobinas (magnetorques). De manera que el proyecto se hacía muy vívido para quienes participamos del taller.

En fin, una excelente experiencia muy bien organizada y contó con tres expositores de lujo, quienes con mucha experiencia y con mucha vocación sintetizaron muchos textos y mucha experiencia en un taller de un día.

En próximas entregas voy a exponer detalles sobre los dispositivos utilizados: antenas, software, equipos, transponders, duplexores, los tipos de satélite, etcétera.

Felicitaciones a Raúl, a Guillermo, y a todos los que organizaron el taller.

Que tengan un gran día,

Sergio Otaño (LU9BSO)