Scuola Italiana di Montevideo · 2EMS · IIIS · 3EMS · IVL · IVS
COMETA
#CarichiamoLaPalla
Sonda Klo-01 · un pallone stratosferico fino a più di 37 chilometri di quota.
Lancio tra
Giorni
00
Ore
00
Minuti
00
Secondi
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Fase 1 · Profilo di volo

Missione

Cosa studiamo e come.

Il progetto COMETA invia la sonda Klo-01 fino a circa 37,8 km di quota per studiare la stratosfera attraverso misure dirette, in una regione dell'atmosfera che gli aerei non raggiungono e i satelliti sorvolano.

Come funziona

Dati del progetto
Quota prevista
37+ km
Temperatura esterna
−50 / −60 °C
Pressione atmosferica
~1% del livello del mare
Gas di riempimento
Elio (He)
Elio necessario
4,5
Velocità di salita
5 m/s
Durata del volo
3 h
Massa del payload
≈ 1300 g
Cosa misuriamo

Dieci sensori e i loro limiti

In lavorazione

Grandezza Strumento Dato valido fino a
Quota, velocità, traiettoriaSAM-M8Qtutto il volo
PressioneMS860731 km
Temperatura dell'aria2 × PT1000tutto il volo
Temperature interne3 × DS18B20tutto il volo
Umidità relativaSHT4511 km
Anidride carbonicaSCD3015 km
ParticolatoPMS50034–5 km
Radiazione ionizzantetubo Geigertutto il volo
UltraviolettoLTR390tutto il volo
Assetto, rotazione e scoppioICM-20948tutto il volo
Cosa non misuriamo

Le immagini e il ritrovamento

La scheda che programmiamo

Cinque scelte di progetto

37,8 km
Quota di scoppio prevista · Pallone 2000
Fase 1 · Come funziona

La fisica del volo

Perché sale, perché si gonfia, perché scoppia, perché fa così freddo.

01 · 0 km

02 · 0 – 11 km

03 · 11 – 17 km

04 · 18 – 31 km

05 · ≈ 34 km

06 · 37,8 km

07 · ↓ discesa

08 · 0 km

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Fase 1 · Modello 3D

Dentro la sonda Klo-01

KLO-01 · 160 × 160 × 130 mm · 26 pezzi

Trascina per ruotare · rotella o due dita per ingrandire
· · ·
Ripiani

Componente

Legenda

Componenti

Fase 1 · Studio preliminare

Dove va a finire la sonda

240 traiettorie simulate per scegliere da dove partire.

Prima di scegliere il luogo di lancio abbiamo simulato 240 voli da due località diverse, usando i venti realmente previsti nello stesso periodo di quattro anni passati, dal 2021 al 2024. Il risultato è che la sonda deriva sistematicamente verso est, di circa 190 km.

Traiettorie simulate
240
Deriva media
189 km
Rotta media
95° (est)
Durata media
179 min
La simulazione

Abbiamo simulato il volo della sonda nel periodo 15 settembre – 15 ottobre, un lancio al giorno, per quattro anni diversi: 2021-2024. Centoventi date, ripetute per due punti di partenza — Durazno e Mercedes — per un totale di 240 voli simulati.

Ogni punto sulla mappa è l'atterraggio di uno di questi voli. Le ellissi riassumono la dispersione: partendo dallo stesso luogo in quello stesso periodo dell'anno, un nuovo lancio avrebbe circa il 50 % di probabilità di cadere nell'ellisse piccola e il 90 % nell'ellisse grande.

Partenza da Durazno Partenza da Mercedes Cliccando un punto compaiono deriva, rotta e durata di quel volo.
Come sono calcolati salita e discesa

Le approssimazioni

Ogni simulazione è un modello, e ogni modello semplifica. Queste sono le tre semplificazioni che abbiamo fatto, e quanto pesano.

Il vento cambia anche in orizzontale

La sonda non sale e scende nella stessa colonna d'aria: mentre vola si sposta di quasi duecento chilometri, dove il vento è diverso. Abbiamo tenuto conto della salita e della discesa in due colonne distinte, e poi abbiamo misurato quanto pesa questa semplificazione rifacendo lo stesso calcolo con una colonna sola. La differenza è in media di 4 km su 190, con un massimo di 17: circa il 2 %. Trascurabile per quello che ci serve.

Il vento non è misurato, è ricostruito

Sopra l'Uruguay, a venti chilometri di quota, non c'è nessuno strumento che misuri il vento ora per ora. Quello che usiamo sono le previsioni archiviate di un modello meteorologico: com'era il vento secondo il modello, non com'era davvero. È una ricostruzione affidabile, ma resta una ricostruzione.

Le ellissi assumono una distribuzione gaussiana

I dati mostrano che le ipotesi su cui si basa il modello gaussiano sono ragionevolmente soddisfatte. Tuttavia, va detto che i dati non sono tutti veramente indipendenti perché lo stesso sistema meteorologico governa più giorni consecutivi.

A cosa serve, e a cosa no
Attenzione

Questa analisi serve a scegliere il luogo di partenza. Non dice dove cadrà la nostra sonda.

Per quello useremo uno strumento previsionale molto più preciso, che però funziona solo pochi giorni prima del lancio. Il luogo di lancio è condizionato anche dalle disposizioni delle autorità aeronautiche.

Fase 1 · Regole del volo

Aspetti legali

Che cosa dice la norma aeronautica, e come si applica a noi.

Prima di leggere

Questa pagina è un riassunto divulgativo, scritto da noi per spiegare il quadro in cui ci muoviamo. Fa fede il testo originale del regolamento, non questa sintesi.

Ogni volo di pallone libero non pilotato deve essere autorizzato dalle autorità aeronautiche competenti. Nessuna informazione di questa pagina sostituisce quell'autorizzazione.

Il riferimento che ci è stato indicato dalla DINACIA — Dirección Nacional de Aviación Civil e Infraestructura Aeronáutica, l'autorità aeronautica uruguaiana — è il LAR 91, Parte I, Appendice P «Globos libres no tripulados», il regolamento aeronautico latinoamericano sui palloni liberi non pilotati. Stabilisce come si classificano, quali obblighi porta ogni categoria, e che cosa si può e non si può fare.

Come viene classificata la nostra sonda

Le categorie sono tre. Ligero: carico utile complessivo sotto i 4 kg. Mediano: da 4 a 6 kg, distribuiti su due o più colli. Pesado: 6 kg o più. Ma la massa non decide da sola — tre condizioni fanno scattare la categoria «pesado» a qualunque peso, e sono le ultime tre righe della tabella. Basta che una sia soddisfatta.

Criterio Per restare «ligero» Klo-01
Massa complessiva del carico utilesotto 4 kg1,3 kg
Massa del collo più pesantesotto 3 kg1,3 kg
Colli da 2 kg o più con densità oltre 13 g/cm²nessuno1,3 kg · ≈ 3 g/cm²
Forza per separare il carico dal pallonesotto 230 Nsotto soglia

Quattro criteri, quattro volte dentro. La sonda Klo-01 è un pallone «ligero»: pesa un terzo della soglia dei 4 kg, il collo è unico e ben sotto i 3 kg, la sua densità è quattro volte inferiore al limite, e il cordame cede prima dei 230 N. Quest'ultimo è il criterio meno intuitivo e vale la pena spiegarlo: 230 N sono circa 23 chili di forza, e un cordame più robusto renderebbe la sonda «pesada» anche pesando un chilo e mezzo.

Che cosa comporta

La zona di esclusione

Avvertenza

Fase 1 · Domande

Domande (non così) frequenti

Fase 1 · Chi siamo

Chi siamo

Le persone dietro COMETA.

Siamo studentesse e studenti di 2EMS, IIIS, 3EMS, IVL e IVS della Scuola Italiana di Montevideo.

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Carlo De Toni · docente coordinatore del progetto
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