Un rastreador GPS es absolutamente necesario para recuperar nuestra sonda y requerido por la mayoría de las legislaciones. Este rastreador nos va a permitir seguir el vuelo de nuestra sonda durante el vuelo y recuperarla.

Existen varios sistemas de rastreo. Nosotros vamos a tratar de explicar los tipos y sus características. También detallaremos los sistemas elegidos en nuestro lanzamiento.

¿POR QUÉ RASTREAR LA SONDA?

La primera razón es que saber dónde está el globo en todo momento nos va a ayudar a seguir el vuelo de la misma, hacer una previsión del lugar de caída y realizar una recuperación rápida de la misma. Así, si cae cerca de un lugar habitado, nos evitamos que alguien lo pueda coger.

Los sistemas son tan precisos y la información tan útil a la hora de hacer una previsión de dónde va a ser el aterrizaje que, en el primer lanzamiento, pudimos ver la caída de la sonda.

Además de las coordenadas de la sonda y su altitud, algunos sistemas nos permiten recibir datos de telemetría, como temperatura, humedad, voltaje, presión o cualquier otro dato que nosotros estemos midiendo.

Incluso podríamos mandar comandos a nuestra sonda. Esto puede ser interesante en caso de querer hacer experimentos a una altitud determinada o con unas condiciones de temperatura, si queremos liberar algún componente, encender o apagar algún componente, reproducir algún sonido, liberar un avión de papel o cualquier cosa que se nos ocurra.

Aquí podemos ver un ejemplo.

En el minuto 2:20 se puede ver cómo se abre la caja.

Continuando con los sistemas de rastreo, debemos saber que existen diferentes métodos de rastreo y que éstos nos ofrecen cosas distintas, por lo que nos debemos plantear que es lo que queremos hacer para así elegir la opción que mejor se ajuste a nuestras necesidades.

Global Positioning System (GPS)

Antes incluso de que podamos empezar a hablar de los diferentes medios de rastreo, deberías tener una idea de lo que es la navegación mediante satélites. El sistema GPS es un sistema de satélites mantenido por Estados Unidos que nos proporcionan una posición "exacta" con un error de 3 metros. El sistema GPS es uno de los dos Global Navigation Satellite Systems (GNSS) en el mundo. El nombre lo dice todo, para ser considerado GNSS, el sistema debe cubrir todo el planeta. El otro sistema es el Russian Global Navigation Satellite System (GLONASS). Europa se quiere a este pequeño club de GNSS la puesta en funcionamiento de GALILEO.

Ejemplo de una constelación GNSS

La figura anterior muestra la apariencia de una constelación GNSS. Las circunferencias azules representan las órbitas de los satélites y los puntos los satélites. Un satélite sólo gira en círculos. La tierra sería la esfera del centro y se puede apreciar lo que sería un receptor GPS con un punto azul a una latitud de 60º Norte. Como la tierra rota y los satélites se mueven alrededor en sus órbitas, el número de satélites visibles cambia. Cuantos más satélites visibles tengas, mayor precisión tendrá nuestra posición. Con 8 satélites ya se considera una buena recepción. Es por esta razón que la antena de nuestro receptor debería estar siempre apuntando al cielo.

De todas formas, nosotros no nos tendremos que preocupar por cómo funcionan estos sistemas. Dependiendo de nuestro receptor GPS, éste sólo se comunicará con los satélites de su sistema.

Métodos de rastreo.

Ahora que ya hemos comprendido cómo funciona el GPS, vamos a hablar sobre cómo incorporar uno o varios sensores GPS a nuestra sonda meteorológica. 

El primer método que vamos a explicar el receptor GPS vía satélite. Nosotros hemos utilizado el Spot Trace. Es un sistema muy usado entre personas que les gusta el senderismo y los deportes de aventura. Este sistema usa la señal GPS como hemos explicado anteriormente pero añade otro satélite, que es a través del cuál va a enviar la posición. Es por este motivo que es un sistema relativamente caro. Además del precio del aparato, debemos realizar una suscripción anual para poder usar la información recibida a través del satélite. La información se visualiza a través de su página web.

El servicio cuesta unos 15€ mensuales pero este sistema tiene la ventaja de ser muy fiable cuando la sonda está en tierra, lo que lo convierte en un método ideal para facilitar su localización. El problema de este método se encuentra en el aire, ya que el techo teórico de funcionamiento es de 6500 m, altura muy insuficiente para vuelos que suelen alcanzar en torno a los 30000 m. Esta altura teórica de 6500 m en la práctica es mayor pero en ningún caso abarca la altura total por lo que tendremos una ventana de tiempo sin información (el final del ascenso y el principio del descenso)

APRS

El APRS es un sistema genial de comunicación. Tiene el problema de necesitar una licencia de radioaficionados para poder ser utilizada pero, seguramente, la asociación de radioaficionados más cercana a tu localidad estará encantada de colaborar con vosotros. En nuestro caso, hemos contado con la colaboración de Unión de Radio Badajoz (EA4URB). Para que la señal pueda ser captada tiene que llegar a una estación en tierra. En vuelo y con espacio abierto, la señal puede ser captada a cientos de kilómetros. En tierra, si no está con visión directa de la estación, ésta no será captada, lo que dificulta su localización. 

Los datos obtenidos por las estaciones son transmitidos a internet, donde podremos consultarlos en tiempo real y donde quedarán almacenados.

Para nuestros lanzamientos hemos utilizado una Raspberry Pi 2 con una shield llamada Pi in the Sky. Aquí podemos ver una imagen:

LORA

LoRaWAN™1​ es una especificación para redes de baja potencia y área amplia, LPWAN (en inglés, Low Power Wide Area Network), diseñada específicamente para dispositivos de bajo consumo de alimentación, que operan en redes de alcance local, regional, nacionales o globales. (Wikipedia)

Lo bueno de este sistema es que permite enviar tanto telemetría como imágenes.

Podemos usar también Pi in the Sky.

BANDA DE UHF 434Mhz

UHF (siglas del inglés Ultra High Frequency, ‘frecuencia ultra alta’) es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300 MHz a 3 GHz.

También disponible en Pi in the Sky.