Un viatge a l’estratosfera

SE Tgnès05/03/17  

Ins Serra de Miramar - Albert Gassol PuigjanerTítol: Un viatge a l’estratosfera
Autor: Albert Gassol Puigjaner
Tutor: Alexis Plana Miró
Modalitat: Científico-tecnològic
Àrea curricular: Física i tecnologia
Centre: Ins Serra de Miramar
Localitat: Valls

Per definició, un satèl·lit és un objecte natural o artificial que gira al voltant d’un planeta. Normalment aquest objecte és més petit que el planeta i l’acompanya en la seva òrbita al voltant de l’estrella. Els satèl·lits artificials són objectes creats i posats en òrbita per l’home amb un o més objectius determinats. Però, com s’aconsegueix enviar un satèl·lit artificial a l’espai? I un cop enviat, com s’aconsegueix que orbiti al voltant, de per exemple la Terra, sense que caigui? Trobar resposta a aquestes preguntes és l’objectiu d’aquest treball de recerca.fullsizerender

Objectius:
  • Ampliar coneixements sobre la història i les aplicacions dels satèl·lits artificials.
  • Conèixer quines són i comprendre com actuen les lleis de la física que juguen un paper clau a l’hora d’enviar un satèl·lit artificial a l’espai.
  • Aprendre sobre les tecnologies associades al funcionament dels satèl·lits artificials.
  • Investigar la tecnologia utilitzada en els sistemes de comunicació dels satèl·lits artificials.
  • Enviar una sonda meteorològica a l’estratosfera per recollir dades de temperatura i pressió atmosfèrica.
Hipòtesi:

La hipòtesi que es pretén verificar en aquest treball és la següent:
Si es coneixen les lleis físiques que governen el llançament d’una sonda meteorològica i es sap programar de manera correcta els sensors necessaris, és possible llançar una sonda meteorològica a l’estratosfera i recuperar-la per poder analitzar les dades recollides.

El procés:

Aquest treball consta de dues parts essencials: una part teòrica i una part experimental. La part teòrica del treball està dedicada a fer un breu repàs de la història dels satèl·lits artificials, descriure’n els tipus i utilitats, analitzar la seva influència en la societat i estudiar les lleis físiques relacionades amb el llançament i posada en òrbita d’un satèl·lit artificial. Per la part de la història dels satèl·lits artificials, he creat una línia del temps (veure aquest enllaç ).

Donat que enviar un satèl·lit artificial a l’espai no està a l’abast d’un estudiant de batxillerat, la segona part d’aquest treball es centra en fer quelcom factible que s’aproximi el màxim possible a l’enviament d’un satèl·lit. Així doncs, a la segona part del treball té com a objectiu enviar un globus atmosfèric a l’estratosfera. Enviar un globus atmosfèric a l’estratosfera és un projecte bastant ambiciós, per tant s’ha realitzat de forma conjunta amb dos companys de classe de segon de Batxillerat: l’Oriol Galofré i el Nico Camerlynck. El primer pas d’aquest projecte conjunt ha estat repartir-se les tasques i per això ha estat necessari identificar quatre blocs clau per aconseguir un resultat satisfactori.

Aquests blocs són:

1. L’estudi de les lleis físiques que cal tenir en compte a l’hora d’enlairar el globus.
2. L’estudi de la tecnologia associada al disseny i la posterior construcció del globus meteorològic.
3. La programació necessària dels components electrònics que permeten recollir les dades que ens interessen. En particular els components electrònics són: una placa Arduino Uno G3, un sensor de temperatura, un sensor de pressió atmosfèrica, un GPS Tracker, i una càmera esportiva.
4. El tractament i anàlisis de les dades recollides.

El meu treball de recerca es centra en el primer i tercer bloc. Per comprendre les lleis físiques relacionades amb el llançament d’un globus atmosfèric, vaig considerar interessant començar estudiant les lleis físiques que juguen un paper clau en el llançament d’un satèl·lit artificial. El procés de programació de la placa Arduino i els seus respectius sensors ha estat un procés molt complex i que ha requerit molt de temps i dedicació. Es tracta d’un procés que involucra múltiples proves fins a aconseguir el resultat desitjat.

captura-de-2017-03-05-175628 captura-de-2017-03-05-175656 img_3574 img_3576

Conclusions:

Una primera conclusió del treball és que el naixement dels satèl·lits artificials va lligat principalment a l‘anomenada “Cursa Espacial”, que va tenir lloc durant la Guerra Freda entre els Estats Units d’Amèrica i l’antiga Unió Soviètica. És per aquest motiu que els primers satèl·lits van ser llançats exclusivament per aquests dos països.

Una altra conclusió que podem extreure és que els tipus de satèl·lits s’ha anat ampliant, passant d’un ús exclusivament militar als múltiples serveis per a la població civil que ofereixen els satèl·lits avui en dia. Així doncs, els satèl·lits artificials tenen cada vegada més implicació en la nostra vida diària. Un exemple pot ser l’ús del GPS, cada cop més generalitzat, ja sigui via els nostres telèfons mòbils o via dispositius incorporats als nostres vehicles.

De l’estudi i comprensió de les lleis físiques implicades en el funcionament dels satèl·lits artificials, puc concloure que hi ha dues lleis físiques que juguen un paper clau en aquest camp, que són la tercera llei de Newton d’acció-reacció i la força de propulsió.

captura-de-pantalla-2017-01-02-a-les-17-07-02

El coneixement de la física dels satèl·lits artificials ha servit de base per a poder dissenyar i construir una sonda atmosfèrica, que és el més semblant possible a un satèl·lit artificial del que podem dissenyar utilitzant els recursos que tenim al nostre abast. D’aquesta construcció he pogut concloure que la programació no sempre és tan fàcil com sembla i que requereix múltiples proves, molt de temps i paciència. A més a més un bon estudi i disseny previ són fonamentals per assolir un resultat satisfactori.

captura-de-pantalla-2017-01-02-a-les-17-09-11

Aquest treball m’ha servit per adonar-me de la importància que té la física en el llançament i funcionament dels satèl·lits i també en aspectes de la vida quotidiana que mai abans m’hauria imaginat.

Construir el globus meteorològic i poder-lo llançar ha estat tot un repte del qual n’estic molt satisfet, tant pels resultats obtinguts com per tot el que he après mentre desenvolupava el treball. Ha estat un plaer compartir aquest projecte amb els meus companys Nicolàs Camerlynck i Oriol Galofré, i amb el nostre tutor Alexis Plana.

Bibliografia: