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Ciencia ciudadana

Globo sonda Servet II. Una aventura de ida y vuelta

El pasado domingo 25 de febrero se lanzó desde la localidad zaragozana de Agón el globo sonda Servet II. Portaba cinco cápsulas y tenía como misión la toma de datos atmosféricos e imágenes, enviados en tiempo real a tierra. Una pequeña tarea cuasi-espacial desarrollada por un gran colectivo de ciudadanos bajo el paraguas de los Laboratorios César.

Francisco Sanz García 13/03/2018 a las 12:34
Imagen tomada por la sonda Servet II desde la estratosfera. Nevados, el Moncayo y los PirineosProyecto Servet

La aventura del globo sonda Servet II fue cuasi-espacial, ya que alcanzó una altitud máxima de casi 32 kilómetros –el triple que la altura de crucero de un avión comercial– y recorrió una distancia de 200 kilómetros. Servet es un proyecto de ciencia ciudadana liderado por ciudadanos que cuenta con el soporte del Ayuntamiento de Zaragoza –a través de Etopia–, la Universidad de Zaragoza –a través del BIFI- y la Fundación Ibercivis. Pero, además, esta misión involucró a decenas de radioaficionados de la Unión de Radioaficionados Españoles, que dieron soporte ‘escuchando’ los datos que las cápsulas enviaban cada 20 segundos (algo importante porque no había garantías de recuperar la carga).

Si hablamos con propiedad, el globo alcanzó la estratosfera, una de las capas de la atmósfera comprendida entre la troposfera –donde nosotros vivimos– y la mesosfera. Es en la estratosfera donde se encuentra la capa de ozono, que absorbe la mayoría de los rayos ultravioleta del sol.

Misiones

Del globo colgaban cinco cápsulas con diferentes misiones. La primera, además de tomar diferentes datos atmosféricos, era el sistema de seguridad que permitía abortar la misión en caso de detectar algún problema. La segunda contenía tres cámaras que tomaban vídeos en alta calidad de los planos superior, inferior y frontal. Una tercera era la encargada de tomar datos, incluidos posición y altura, y transmitirlos en tiempo real. La cuarta alternaba la toma de fotografías y vídeos. La última transmitía en tiempo real las imágenes capturadas mediante un sistema denominado SSTV.

Globo sonda Servet II. Una aventura de ida y vuelta

Durante todo su trayecto –ascendente hasta que hizo explosión y cayó–, el globo recorrió unos 200 km, describiendo una trayectoria que se ajustó milagrosamente a las previsiones. Recogió y envió a tierra datos de posición, temperatura, presión, velocidad, etc. Esto permitió al equipo Servet II y a una gran comunidad de aficionados seguir en tiempo real a través de internet el recorrido del globo. También hizo posible recuperar la sonda a los pocos minutos de su aterrizaje –cerca de la localidad de Milmarcos, Guadalajara– y celebrar esta pequeña hazaña con una merecida comida.

Finalmente, las cinco sondas desarrolladas por Nacho, Kike, Juampe, Alejandro y Jorge fueron destripadas. ¿Qué viene ahora? Analizar todos los datos , fotografías y vídeos obtenidos, y tomar nota de los errores cometidos para planificar siguientes misiones. En resumen, documentar procesos y resultados de forma que otros puedan usar nuestro trabajo para diseñar sus propias misiones. En el fondo se trata de eso: en la medida de nuestras posibilidades, hacer ciencia y permitir que otros la hagan.

Globo sonda Servet II. Una aventura de ida y vuelta

El equipo Servet II, a vista de dron, una vez recuperada la cápsula. Pablo Rubio

El sorprendente ciclo Chapman: inversión térmica en la estratosfera

Pese a ser esperado, uno de los datos observados no deja de ser sorprendente: la inversión térmica que se produce en la estratosfera. A medida que el globo asciende, la temperatura exterior va disminuyendo hasta alcanzar los -48ºC a una altitud de 14.000 metros. A partir de ahí, la temperatura comienza un inesperado ascenso.

¿Por qué ocurre esto? En la estratosfera, el ozono está continuamente formándose y destruyéndose a través de una serie de reacciones químicas; es el ciclo Chapman.

El ozono (O3) y el oxígeno molecular (O2) están formados por el mismo elemento químico: oxígeno. El oxígeno molecular absorbe radiación ultravioleta y se disocia: O2 -> O + O; estos átomos de oxígeno pueden combinarse con oxígeno molecular, produciendo el ozono: O2 + O -> O3 y liberando energía que calienta la estratosfera. Después, el ozono vuelve a disociarse absorbiendo radiación ultravioleta, de forma que puede volver a formarse el oxígeno molecular.

Ascenso y caída libre

¿Qué es un globo sonda? El Servet II era un gran globo de látex inflado mediante poco más de 4.000 litros de helio del que cuelga diverso equipamiento científico. Los globos de feria que, si los sueltas, se escapan hacia el cielo, también están llenos de este gas.

Al nivel de la tierra, el helio es unas siete veces menos denso (0,1785 kg/m3) que el aire que le rodea (1,225 kg/m3), lo que provoca un empuje vertical capaz de levantar –en nuestro caso– algo más de 3 kilos de peso, con una velocidad media de ascenso de 4 m/s.

Globo sonda Servet II. Una aventura de ida y vuelta

Pero esto no es eterno. A medida que el globo sube, la densidad del aire que lo rodea va disminuyendo, lo cual provoca que el globo aumente su tamaño hasta un punto en el que, incapaz de soportar la tensión, hace explosión.

A partir de ahí, comienza un vertiginoso descenso de las cápsulas que transportaba el globo sonda. Aunque es un descenso asistido por paracaídas, en los primeros segundos se registran velocidades de hasta 210 km/h, debido a la poca densidad del aire circundante. Poco a poco, a medida que desciende, el paracaídas ofrece cada vez más resistencia, frenando las cápsulas hasta una velocidad terminal de 7 m/s. Hasta que se encuentra finalmente con el suelo.

Francisco Sanz García Instituto de Biocomputación y Física de los Sistemas Complejos (Universidad de Zaragoza)

 





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