High-Level Project Summary
Se desarrolló un estudio de factibilidad para determinar la viabilidad de la construcción de un globo científico de gran altitud (HAB) de bajo costo, enfocado principalmente a estudiantes. Además se le adjunta una guía sencilla y práctica para la construcción del mismo.
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Detailed Project Description
MINI GLOBO SOLAR
Guía estudiantil para construir un globo solar de bajo costo
Muchos de nosotros hemos soñado o sueña con ver el espacio, ver la curvatura de la tierra y poder apreciar el esplendor de nuestro planeta, sin embargo viajar hasta la órbita terrestre no es cosa que esté al alcance de la mano por eso nos hemos propuesto crear esta guia que nos permitirá poder construir un globo solar que pueda llevar consigo una cámara que capte imágenes en su recorrido desde la superficie terrestre a las partes altas de la estratosfera.
¿Qué es un mini globo solar?
Es un globo de aire caliente ultra-ligero que solo utiliza la radiación térmica del sol (luz solar) para levantar su carga. Actualmente experimental, es una técnica innovadora utilizable en vuelo cautivo o en vuelo libre, práctica deportiva y otros usos como la observación a gran altitud.
Para llevar a cabo este proyecto es necesario que cuentes con un grupo de trabajo si es posible dirigido por un adulto o profesor en su defecto necesitarás materiales que puedes adquirir localmente y algunos sí tendrán un costo por eso es importante la supervisión de un adulto.
dividiremos esta guia en varias partes:
- construcción del globo solar
- Construcción de la caja con la carga útil (dispositivos de monitoreo que enviaremos con el globo).
- construcción de un paracaídas para que nuestro globo tenga un suave descenso y no se estropeen los dispositivos.
- Recuperación de globo y la carga útil.
Construcción de globo solar (tamaño : 1.7 m de diametro)
Esta guía está centrada en aprovechar materiales que estén disponibles a bajo costo por eso construiremos nuestro globo con bolsas negras para desechos, que materiales necesitas para construirlo a continuación los listamos:
- un rollo de bolsas para basura, negras de 100 litros con lazos para cerrar, que sean de las bolsas de bajo costo puesto que estas son más delgadas.
- una cinta métrica,
- un par de tijeras,
- un cuchillo de punta redonda y de dientes finos
- un rollo de cinta adhesiva 19 mm x 33 m,
- un lápiz corrector blanco,
- una regla de 1,5 m (un palo de escoba puede servir).
- una "barquilla" : bote de yogurt.
- 1 mástil de 2 m de largo,
- 1m de cinta plástica roja y blanca,
- adhesivo, tijeras, cuerda delgada para los últimos retoques,
- un rollo de cordel muy fino : cordel de carnicero.
Procedimiento:
- Desenrollar y apilar 16 bolsas alineando bien la parte soldada del inferior de las bolsas.
- Cortar aproximadamente 2 cm desde la parte inferior de las bolsas para eliminar la parte soldada.
- Tomar las bolsas una por una y cortar con el cuchillo (pide ayuda a un adulto) un pliegue a todo lo largo de la bolsa,
- Desdoblar quitando la unión (conserve la). Se obtienen hojas rectangulares de aproximadamente 185 cm X 88 cm.
- Fabricación de la mitad inferior del globo : Sobreponer 8 hojas con la máxima precisión posible.
- Redoblar el paquete de 8 hojas en 2 en sentido longitudinal.
- Hacer una marca a 20 cm del doblez con el con el lápiz corrector blanco (ver esquema), después trazar con la regla la línea de corte.
- Hacer una marca a 20 cm del doblez con el con el lápiz corrector blanco (ver esquema), después trazar con la regla la línea de corte.
- Cortar con las tijeras siguiendo la línea.
- Desdoblar la pila de hojas.
- Construcción con cinta adhesiva : Colocar lado a lado 2 hojas con la parte estrecha del mismo lado. Unirlas con la cinta adhesiva a todo lo largo. Una persona alinea las 2 hojas con un pequeño recubrimiento, la otra desenrolla la cinta adhesiva y la alisa.
- Repetir esta operación 7 veces en total desenrollando las hojas como sea necesario.
- Fabricación de la mitad superior del globo : Repetir los pasos del 5 al 11 con las 8 hojas restantes respetando la línea (ver esquema). La unión con la cinta adhesiva es un poco más difícil cuando el trazo es incorrecto.
- Ensamblado del globo : Colocar lado a lado la mitad superior y la mitad inferior del globo (las caras con la cinta adhesiva deben coincidir). Unir con cinta adhesiva.
- Cerrar el globo pegando la cinta de arriba a abajo (la cinta adhesiva siempre sobre la misma cara que las demás cintas). Comenzar por arriba.
- Dar un último toque a la parte superior del globo para evitar las fugas.
- Voltear el globo como si fuese un calcetín para que la cinta adhesiva quede en el interior (¡ la cinta adhesiva en el exterior no es muy estética ! y existe un reblandecimiento mucho mayor de la película adhesiva cuando ésta es expuesta directamente a la radiación solar).
- Reforzar la parte inferior del globo con una tira de cinta adhesiva colocada a 5 mm del borde.
- 1Pegar con cinta las 8 uniones sobre el plástico negro en la parte inferior del globo (no aplicar cinta sobre cinta : esta se adhiere mal y se despega con el calor). Longitud a pegar : aproximadamente 6 cm. Alisar bien las tiras de cinta adhesiva.
- Pegar las 8 uniones sobre el bote de yogurt.
- El mini globo está terminado. ¡ Peso : 220 gr !
Figura 1. muestra el doblez y el corte que debe llevar cada bolsa
Cuando ya hayas cortado todas las partes unelas, las uniones deben quedar como en la figura 2.
Figura 2 muestra la forma de unir las partes.
RECOMENDACIONES PARA QUE TU GLOBO SE ELEVE DE FORMA EXITOSA
- La temperatura en el interior del globo alcanza los 40°C a 45°C. Lo cual se recomienda que se pruebe en hora de las mañanas o en un tiempo en que el clima esté fresco, ya que el sol puede hacer que las cinta adhesiva se despegue.
- Construir una manga veleta con un mástil de 2 m de largo y un pedazo de 50 cm de cinta plástica roja y blanca. Colocar la manga veleta a distancia.
- Desplegar el globo en el piso, la parte inferior del globo en dirección del viento.
- El sol calentará el aire del interior del globo y la envoltura comenzará a elevarse. El globo terminará de inflarse por sí solo en el aire.
- Cargar la barquilla : entre más cargada esté la barquilla más lenta será la velocidad de ascenso y la altitud máxima será menor.
- Amarrar la barquilla a la parte inferior a la base o objeto que se utilice para mantener el globo cautivo.
- En un lapso de 5 a 10 minutos, el globo es capaz de levantar su carga útil.
- Evaluar el viento (fuerza y dirección) ; evaluar los riesgos: líneas eléctricas, edificios o chimeneas...
- Dejar subir el globo en vuelo cautivo con un cordel muy largo o liberar el globo.
Recomendación para la implementación de un sensor de temperatura
El MCP9808 es un sensor de temperatura digital de alta precisión, económico y versátil con una interfaz I 2 C. Su precisión es típicamente + -0.25 ° C y máxima + -0.5 ° C en el rango de temperatura de -20 a 100 ° C. Posiblemente sea la mejor opción para medir la temperatura ambiente con la Raspberry Pi.
Debido a que el chip solo está disponible en SMT, debe soldarse a un adaptador SMT o se usa una barba de ruptura MCP9808, por ejemplo, de Adafruit. Conecte los pines VCC, GND, SDA y SCL al GPIO. Al conectar los pines de dirección a GND, se selecciona la dirección 0x18.
Como puede ver en la hoja de datos , es necesaria una sola lectura de palabra I2C para obtener un valor de temperatura. Los datos están codificados en los 16 bits devueltos por la función read_word_data () de SMBus y se necesita un poco de malabarismo de bits para extraer la temperatura. La hoja de datos contiene un programa de muestra que explica exactamente qué hacer. Se porta a Python con comentarios explicativos en el siguiente programa.
Código fuente implementado:
Space Agency Data
se utilizó como referencia para un costo general de este tipo de globos:
NASA Balloon Team Sets Up For Test Flight From New Zealand | NASA
Para conocer cómo se instala un globo científico, visitamos: NASA - Columbia Scientific Balloon Facility
Hackathon Journey
Nuestra experiencia en este reto ha sido gratificante. Hemos aprendido una manera más fácil y viable para construir nuestro propio globo científico y nos complace contribuir de un modo positivo, a la educación de los más jóvenes y su interés, a temprana edad, por la ciencia.
References
Tags
#HAB #Lowcost #balloons #scientific #high_altitude
Global Judging
This project has been submitted for consideration during the Judging process.