LHC Balloon

Balão de Telecomunicações e Coleta de Dados do LHC - (LHC-B1)

Introdução

O objetivo deste projeto é lançar um Balão de Comunicações a fim de aprendizagem sobre o funcionamento dos sistemas em alta altitude e baixas temperaturas.
O codinome do balão por ora será LHC-B1.
No payload haverá um computador de bordo (a ser definido - RaspberyPi ou Arduino) que será responsável por por coletar as diversas informações de telemetria, armazená-las localmente em um cartão de memória e também envia-las à estações receptoras em solo. Possivelmente haverá também uma câmera a bordo para registro de imagens da baixa e alta estratosfera.
A comunicação com as estações em solo se dará utilizando as frequências de radioamadorismo designadas para o sistema APRS (Automatic Position Reporting System).
O lançamento do balão deverá ser feito em concordância com as regras estabelecidas pela ANAC (Agência Nacional de Avião Civil) e coordenado com o Controle Aéreo Local.
O payload deverá contar também com um para-quedas para a descida segura do payload a fim evitar qualquer risco a pessoas.
Sendo possível deverá ser feita tentativas de recuperação do payload após a queda baseando-se nas últimas telemetrias recebidas.

Comunicações

Toda comunicação será Downlink, ou seja, Balão -> Solo.

Frequências

• A comunicação de telemetria com o solo se dará prioritariamente na frequência de 145.570 Mhz (faixa de 2m) que é a frequência designada para o sistema APRS no Brasil. Este sistema permite uma taxa de transferência de 1200 bps que é suficiente para transmissão dos dados de telemetria
  
• Poderá haver também transmissão na frequência na faixa dos 430 Mhz (faixa de 70 cm) para dados de imagens via SSDV. (A verificar a disponibilidade de uso da frequência de acordo com as Resoluções da ANATEL para uso geral ou para possuidores de Licensa de Radioamadorismo.)

Equipamentos de Transmissão do Payload

- Alguns equipamentos possíveis para transmissão em 145.570 Mhz:

• Trackduino - [1] [2]
• Radiometrix NXT2

Comunicação com a Estação Especial Internacional (ISS)

• Cogita-se a possibilidade de comunicação do balão com o repetidor APRS instalado na ISS. Para isso é necessário verificar os horários de passagem da ISS por perto da região aonde será lançado o balão.
  
• Também é necessário observar que o sistema APRS instalado na ISS funciona em uma frequência diferente daquela utilizada no Brasil o que implica na necessidade do computador de bordo alterar a frequência de transmissão em intervalos regulares quando da passagem da ISS sobre o local de lançamento.

Recepção em solo e Tracking

• A recepção em solo poderá ser feita de diversas maneiras e simultaneamente por várias pessoas que consigam receber os sinais diretamente nas frequências utilizadas.
  • Utilizando sistemas de rádio amadorismo conectados ao um modem TNC.
  • Utilizando um SDR (Software Defined Radio) conectado a um computador.
  • Através de IGates, estes por sua vez recebendo os dados diretamente ou através de repetidoras e injetando no sistema APRS.
  • O tracking em tempo real poderá ser feito através do site [3]

Equipamentos a Bordo

Computador

Raspberry Pi

• Utilizando o sistema Raspian

Energia

• Muitos balões de pequeno porte utilizam baterias de LiI (Íons de Lítio) por serem capazes de funcionar a baixas temperaturas. Este componente é crítico para o projeto e deve ser preparado e pesquisado a exaustão, afinal, caso deixe de funcionar perdemos qualquer tipo de contato com todos os sistemas a bordo.
• A princípio não serão necessários painéis solares pois o tempo de voo do balão é de aproximadamente 2h30m.
• Para alimentação do computador de bordo é necessário a adaptação de um cabo USB conectado a ser conectado diretamente a bateria.

Balão

• O balão a ser enviado será do tipo meteorológico com razoável resistência para que possa subir a uma altura considerável.
• O gás a ser utilizado poderá ser ou Hidrogênio ou Hélio e depender de custo, facilidade de aquisição e adequação ao projeto. (Caso possua conhecimento nesta área por favor complementar a informação)
• Sendo adequado poderá ser feito o calculo para elevação do balão até determinada altitude a fim de mantê-lo no ar por mais tempo. (Caso possua conhecimento nesta área por favor complementar a informação)
• Na possibilidade de permanência do balão por tempo prolongado em altitude será necessário adicionar um painel solar para suprimento de energia aos sistemas do balão.
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Recipiente par ao Payload

Todos os equipamentos eletrônicos deverão estar protegidos dentro de um compartimento feito de isopor para isolamento térmico e proteção dos sistemas a bordo.
A correta vedação é bastante importante pois muitos equipamentos não funcionam a temperaturas como as encontradas em altas altitudes (-55 C).

Quem

• Fernando