FunCube, radiosonde e nanosatelliti

Aldo Moroni, IW2DZX, sta sperimentando intensamente il monitoraggio delle radiosonde meteorologiche e dei nanosatelliti amatoriali, entrambi attivi nella banda dei 400 MHz. Finora ha lavorato con comuni scanner a larga banda, ma l'altro giorno ci siamo incontrati per uno scambio che si sta rivelando decisamente fruttuoso per tutte le cose che sto imparando. Da qualche tempo dispongo di un ricevitore USB FunCube Dongle con cui avevo fatto pochissime prove. Ora il ricevitore miniaturizzato si trova nell'attrezzato shack di Aldo e i primi risultati sono notevoli.

Con l'unico accorgimento di un comune filtro notch che attenua le interferenze dalla banda 88-108, il famoso FCD (messo a punto dai radioamatori satellitari britannici proprio per la ricezione SDR dei nano- o "dado"satelliti) si comporta piuttosto bene con i deboli segnali trasmessi dai payload dei palloni meteo stratosferici lanciati ogni giorno da diverse postazioni europee (in Italia da Linate e Pratica di Mare) ma anche con i downlink satellitari. Mi sembra di capire - Aldo sta ancora lavorando alacremente - che i livelli di sensibilità sono più che discreti per un dispositivo tutto sommato poco costoso e così compatto. Trovate qualche schermata molto eloquente su questo documento pdf appena realizzato dallo stesso Aldo.

Il quale Aldo mi ha anche spiegato brevemente che di radiosonde ce ne sono sostanzialmente due, una tipologia analogica-digitale di tipo tradizionale e una nuova generazione con emissioni digitali. Ho cercato di informarmi meglio e ho visto che molte radiosonde operano in classe di emissione F9D - qualche altra in A9D - una sigla equivalente in pratica a una modulazione in frequenza (o ampiezza per la A9D), in modalità mista analogica e digitale (9) e in telemetria (D). Per modelli più recenti vedo invece citate modulazioni come la PSK o la GFSK digitali (quest'ultima è quella utilizzata per il sistema Bluetooth). Qualche dettaglio si trova su questo documento dello European Communications Office, che però è un po' vecchiotto. Molte altre info più aggiornate le trovate sui siti dei costruttori delle radiosonde, come Vaisala, e sui siti nelle mailing list degli appassionati. Punto di riferimento imprescindibile per il monitoraggio di questi voli meteorologici è il sito multilingue Radiosonde.eu e le due mailing list connesse, una internazionale su Yahoo l'altra italiana su Google Groups.

Che cosa fa una radiosonda? Pensate a una scatoletta rettangolare chiusa in un involucro antiurto, alimentata da una batteria attivata ad acqua (le ho scoperte adesso) e attaccata a un pallone gonfiato e spedito verso la stratosfera. La scatola emette un flusso telemetrico che fornisce valori di altitudine, temperatura, pressione, umidità, posizione relativa, posizione assoluta GPS (ove presente), insomma una certa quantità di dati formattati in base ad alcuni protocolli. Il pallone si alza, impiega circa un paio d'ore a raggiungere una quota di 30 km e poi si rompe e precipita al suolo. La frequenza utilizzata, i 403 MHz, è a portata ottica, quindi la sonda comincia a essere ricevibile (a seconda della vostra posizione) quando si solleva oltre una certa quota e può restare visibile a lungo. Aldo è riuscito a ricevere sonde lanciate da Monaco di Baviera. Per decodificare la telemetria si serve del software Sondemonitor, sviluppato dalla benemerita istituzione COAA. Per la ricezione del segnale, oltre a FunCube Dongle Aldo si serve di un clone del demodulatore WinRad, HDSDR.

Per i satelliti radioamatoriali, Aldo si è attrezzato con HDSDR e WRPlus, i software di decodifica telemetrica del radioamatore tedesco Mike Rupprecht, DK3WN e un piccola antenna groundplane realizzata alla buona con qualche colpo di saldatore intorno a un connettore SO-239. Il software HamRadio Deluxe infine fornisce le necessarie informazioni per il tracking dei dadosatelliti nei cieli sopra la postazione moroniana.

SpeedBall-1 nuovo pallone transatlantico (su 7102 khz)

Ci siamo. Dopo lo Spirit of Knoxville, che mancò il bersaglio affondando nell'oceano quasi di fronte alle coste irlandesi, un altro pallone stratosferico sta per essere lanciato dagli Stati Uniti a cavallo del jetstream, la corrente d'aria che per effetto della rotazione terrestre e dei gradienti termici fluisce continuamente da ovest e est, a una quota compresa tra strato- e troposfera. Il nuovo pallone radioamatoriale Whitestar SpeedBall-1, dovrebbe partire tra pochissimo, alle 01:00 UTC di venerdì. Gli autori di questo "hack" stratosferico sono un gruppo di radioamatori, programmatori e altri pazzi dell'LVL1, una sorta di club tecnologico dell'area di Louisville, nel Kentucky.

Anche la nuova sonda potrà essere monitorata sul Web, via Twitter e via Ustream, ma soprattutto via radio sulla banda radioamatoriale dei 40 metri, su una frequenza di 7102 kHz USB con nominativo WB8ELK2. Verranno utilizzati, per le trasmissioni telemetriche che permetteranno di misurare in ogni istante la quota e le condizioni operative del pallone, la classica modulazione FSK (RTTY) e il modo digitale DominoEX. Per la demodulazione può essere utilizzato il software cross-platform FlDigi.

Il sito dello SpeedBall-1, un dettagliatissimo wiki, contiene fin troppe informazioni, ma ecco quelle riferite alle tecnicità della parte radio:

HF telemetry data will be plotted on to the Spacenear.us map. To contribute you'll need a HF radio which can do SSB on 40m, an aerial, a computer running Windows/Linux/Mac OSX and some software: dl-fldigi. Dl-fldigi is an adapted version of the excellent soundcard decoding software fldigi, the modifications allow for telemetry strings to be detected, validated and uploaded to a central server where they are then plotted onto a map.

Currently the plan is for the transmitter to tx on 7.1035 MHz which means that you should tune to 7.102 Mhz on USB mode. The transmitter will alternate between RTTY and DominoEX - dl-fldigi can autoconfigure this for you, all you need to do is press the switch button on the right hand side of the interface.

Perché se la partenza dovrebbe avvenire tra un paio d'ore, Radiopassioni dà la notizia così a ridosso dell'evento? Ma perché me ne sono accorto solo adesso, no? In ogni caso il viaggio dovrebbe durare da 2 a 3 giorni, ci sarà tutto il tempo di monitorare il suo corso. C'è una grande ironia che riguarda il destino ultimo di questa delicatissima, audace missione: a giudicare dall'itinerario stimato il pallone dovrebbe atterrare nei pressi di Bengasi.

Voyager 1: il vento (solare) non soffia più

Si trova a oltre 17 miliardi di chilometri di distanza da noi ma continua a stupirci con le sue misurazioni. Voyager 1, lanciata nel 1977, sta per raggiungere lo spazio interstellare ma continua a rilevare con la strumentazione LECP (low energy charged particles) le particelle del vento solare. Solo che questo vento ha ormai raggiunto una velocità pari a zero, dopo una decelerazione iniziata tre anni fa, quando la "brezza" soffiava a circa 200 mila chilometri all'ora. La sonda è entrata da allora nella Eliopausa, il guscio più esterno del volume di influenza del nostro astro. Ora quel guscio sta per finire, ma Voyager incredibilmente trasmette ancora, come la sua compagna Voyager 2, un po' più lenta e dunque leggermente più vicina a noi. La telemetria di Voyager 1 si riceve su 8,415 GHz, nel gennaio scorso ha fatto scalpore il caso dell'astrofisico spagnolo che era riuscito a riceverla con una parabola radioastronomica da 40 metri e un setup costituito da un ricevitore SDR Perseus (la sottile linea sghemba della foto). I dati strumentali viaggiano a un rate compreso tra 10 bit al secondo e i 115,2 ma il valore efficace è di soli 3,2 kbps. Potete ascoltare la voce del Voyager sul sito Sounds of Space, di Matthias Bopp DD1US.

NASA Probe Sees Solar Wind Decline En Route To Interstellar Space

PASADENA, Calif. -- The 33-year odyssey of NASA's Voyager 1 spacecraft has reached a distant point at the edge of our solar system where there is no outward motion of solar wind.

Now hurtling toward interstellar space some 10.8 billion miles from the sun, Voyager 1 has crossed into an area where the velocity of the hot ionized gas, or plasma, emanating directly outward from the sun has slowed to zero. Scientists suspect the solar wind has been turned sideways by the pressure from the interstellar wind in the region between stars.

The event is a major milestone in Voyager 1's passage through the heliosheath, the turbulent outer shell of the sun's sphere of influence, and the spacecraft's upcoming departure from our solar system.

"The solar wind has turned the corner," said Ed Stone, Voyager project scientist based at the California Institute of Technology in Pasadena, Calif. "Voyager 1 is getting close to interstellar space."

Our sun gives off a stream of charged particles that form a bubble known as the heliosphere around our solar system. The solar wind travels at supersonic speed until it crosses a shockwave called the termination shock. At this point, the solar wind dramatically slows down and heats up in the heliosheath.

Launched on Sept. 5, 1977, Voyager 1 crossed the termination shock in December 2004 into the heliosheath. Scientists have used data from Voyager 1's Low-Energy Charged Particle Instrument to deduce the solar wind's velocity.

When the speed of the charged particles hitting the outward face of Voyager 1 matched the spacecraft's speed, researchers knew that the net outward speed of the solar wind was zero. This occurred in June, when Voyager 1 was about 10.6 billion miles from the sun.

Because the velocities can fluctuate, scientists watched four more monthly readings before they were convinced the solar wind's outward speed actually had slowed to zero. Analysis of the data shows the velocity of the solar wind has steadily slowed at a rate of about 45,000 mph each year since August 2007, when the solar wind was speeding outward at about 130,000 mph. The outward speed has remained at zero since June.

The results were presented at the American Geophysical Union meeting in San Francisco. "When I realized that we were getting solid zeroes, I was amazed," said Rob Decker, a Voyager Low-Energy Charged Particle Instrument co-investigator and senior staff scientist at the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Md. "Here was Voyager, a spacecraft that has been a workhorse for 33 years, showing us something completely new again."

Scientists believe Voyager 1 has not crossed the heliosheath into interstellar space. Crossing into interstellar space would mean a sudden drop in the density of hot particles and an increase in the density of cold particles. Scientists are putting the data into their models of the heliosphere's structure and should be able to better estimate when Voyager 1 will reach interstellar space. Researchers currently estimate

Voyager 1 will cross that frontier in about four years.

"In science, there is nothing like a reality check to shake things up, and Voyager 1 provided that with hard facts," said Tom Krimigis, principal investigator on the Low-Energy Charged Particle Instrument, who is based at the Applied Physics Laboratory and the Academy of Athens, Greece. "Once again, we face the predicament of redoing our models."

A sister spacecraft, Voyager 2, was launched in Aug. 20, 1977 and has reached a position 8.8 billion miles from the sun. Both spacecraft have been traveling along different trajectories and at different speeds. Voyager 1 is traveling faster, at a speed of about 38,000 mph, compared to Voyager 2's velocity of 35,000 mph. In the next few years, scientists expect Voyager 2 to encounter the same kind of phenomenon as Voyager 1.

Il cielo visto dai tecnolegs

Se avete letto i giornali online ieri non vi sarà sfuggita la storia dell'impresa dei ragazzi, anzi "dels tecnòlegs" dell'Istituto superiore di Bisbal d'Empordà, in provincia di Girona, Catalunya. Sotto la guida del loro professore Jordi Fanals Oriol, Gerard Marull Paretas (Electrònica i programació), Sergi Saballs Vilà (Construcció i gestió), Martí Gasull Morcillo (Col·laborador general) e Jaume Puigmiquel Casamort (Col·laborador del llançament) hanno costruito un pallone sonda equipaggiato con fotocamera digitale, strumenti di controllo e navigazione e trasmettitore per telemetria. Il pallone, Meteotek08, è stato lanciato il 28 febbraio, ha quasi sfiorato i 31 mila metri di quota e dopo lo scoppio è ritornato a terra a 38 chilometri di distanza dal punto di lancio, portando con se una quantità di fotografe impressionanti.
Sono andato a guardarmi i dettagli relativi alla strumentazione radio e il modello utilizzato è un modulo data radio della coreana Maxon Cic, SD-125. A giudicare dall'antenna usata in ricezione il modulo ha operato nella banda dei 430 MHz. Il racconto di tutte le tappe successive del progetto, iniziato nell'anno scolastico 2007-2008 si trova sul blog ufficiale del Meteotek08, mentre una pagina di Flickr raccoglie numerose gallerie fotografiche della costruzione, del lancio e della in-flight mission. La qualità dell'elettronica e del software di controllo sviluppati dai giovani sperimentatori ha retto a una missione sul campo che in contesti professionali o accademici avrebbe richiesto investimenti notevoli. E invece i tecnòlegs, con i loro nomi da poeti cortesi e il cuore lanciato nel futuro, hanno fatto tutto in estrema economia, con attrezzature che chiunque può procurarsi in negozio o su Internet (ecco la loro pagina dei link). E' una bella lezione per tutti, ma credo che per il nostro sistema scolastico - e per gli scellerati legislatori che macellano la nostra scuola (forse l'unico, tenue barlume di speranza di cambiamento in questa nazione di anime morte) - sia una lezione troppo umiliante per essere studiata.

Lanzamiento de la sonda meteorológica Meteotek08 creada por estudiantes de la Bisbal d'Empordà

La Bisbal d'Empordà, 7 de Marzo de 2009

El proyecto Meteotek08, una sonda meteorológica, empezó durante febrero del curso 07/08 por alumnos del crédito de Taller de Tecnología en el IES Bisbal, un instituto de secundaria situado en el Baix Empordà (Prov. de Girona). Durante los primeros meses se empezaron a crear los primeros prototipos y a aplicar las primeras ideas, hasta que el crédito acabó en junio. Aún así, el trabajo continuó durante todo el verano, cuando se dejó el proyecto casi terminado. Los problemas con el distribuidor del módulo de comunicaciones comportaron el atraso del proyecto hasta el pasado febrero de 2009, cuando se hizo el último esfuerzo para acabar el proyecto y así ha sido, con unos resultados muy satisfactorios.
El origen de la sonda Meteotek08 se debe a tres hechos: la pasión por la electrónica e informática, por la meteorología y por el espacio. Esto hizo pensar al grupo realizar algún proyecto que relacionara estas ideas: una sonda meteorológica, un objeto capaz de llegar a altitudes de más de 30.000m, hacer un registro de las condiciones atmosféricas e incluso hacer fotografías. Era una idea compleja de llevar a cabo, puesto que se partía del nada, excepto de la experiencia de alguno de los integrantes en el campo de la electrónica e informática. Aunque nada impidió iniciar esta aventura.
Los primeros meses fueron duros, primeramente porque las primeras construcciones eran simples y todavía no se asemejaban al resultado final, y además los problemas aparecían constantemente, a menudo nada fáciles de resolver. La cosa empezó a marchar en mayo de 2008, cuando se montó la estructura de la caja y los sensores ya funcionaban. Se dedicaban muchas horas en el proyecto, tanto en clase como por las tardes, hasta que en verano se continuó fuera de la escuela, esto si, siempre con el apoyo del tutor. Durante julio, se dejó el proyecto casi acabado. Los componentes electrónicos ya estaban instalados, el software también empezaba a ser estable en su funcionamiento, y se hicieron las primeras pruebas en tierra. El problema apareció a finales de este mes, cuando el módulo de comunicaciones dejó de funcionar y empezaron una serie de problemas con el distribuidor, quedando el proyecto parcialmente parado hasta principios de este año 2009. También cabe decir que recibimos el apoyo de los miembros del Servicio Meteorológico de Cataluña, que nos invitaron a uno de sus lanzamientos y nos dejaron globos para nuestro proyecto. Decididos a acabar el proyecto, pusimos las últimas fuerzas en febrero de 2009, para acabar de perfeccionar algunas cosas, hacer más pruebas para garantizar el funcionamiento, pedir permisos, y finalmente hacer el lanzamiento. Se decidió hacerlo el día 28 de febrero, puesto que las condiciones climáticas parecían óptimas y ya estaba todo listo. La población escogida fue Bujaraloz, situada en los Monegros, debido a su buena posición: lejos del mar y zona poco habitada.
Fue un día intenso ya que tras tanto tiempo en su creación, se deseaba que todo saliera bien. La propulsión de la sonda se hizo mediante un globo de látex especial inflado con helio y atado en la caja aislante de la sonda, la cual también traía baterías internas para funcionar todo el sistema de forma autónoma. Una vez montado se produjo el lanzamiento a las 09:10:20 AM (Local). Desde uno de los coches se hizo el seguimiento en tiempo real de su posición, altitud, condiciones atmosféricas, etc. mediante los datos recibidos vía radio. Hubo un pequeño susto puesto que las baterías de los portátiles de seguimiento se acabaron, y tuvimos que parar en una casa para conectarlos. La explosión del globo se produjo a los 30.677m de altitud (altura prevista según la
calibración del globo). Después de 2 horas y 10 minutos, la sonda aterrizó a 38Km de su punto de origen. No se tardó demasiado en llegar al lugar, donde se encontró todo casi intacto. La primera sorpresa fueron las fotografías. Eran unas fotografías impresionantes, hechas por un aparato que habíamos creado los miembros del grupo!