“Queríamos involucrar de forma activa al alumnado en el diseño y lanzamiento de un globo sonda a la estratosfera “
Publicado el 24 de Junio de 2020

A modo de presentación…

Soy Javier Redondas, físico y profesor de Tecnología en IES Candás desde 1998. Antes de incorporarme a la docencia trabajé como investigador en distintos lugares de Europa como en Alemania, en la antigua Academia de Ciencias de la antigua República Democrática Alemana y en Portugal en el Instituto de Investigaciones Nucleares.

 

¿Cómo acabas en la docencia?

Pues por casualidades de la vida y también por buscar un poco de estabilidad. Por aquel entonces era fácil irse a trabajar fuera como investigador pero yo también veía que una vez que te ibas se hacía cada vez más difícil volver.

 

¿Qué es Candasat?

Candasat es un proyecto de diseño, fabricación, montaje y lanzamiento de una sonda estratosférica, incorporando una serie de sensores para monitorizar las propiedades de la atmósfera.

 

¿Con qué grupo de alumnos llevasteis a cabo el proyecto?

Nosotros aquí en IES Candás desde la entrada en vigor de la LOMCE que permite la creación de asignaturas de centro ofertamos al alumnado de 3º ESO una optativa llamada “Programación y Robótica”. Es un poco complicado porque con esa edad no tienen conocimientos de electricidad, les falta habilidad para montar circuitos electrónicos con la habilidad que se requiere pero de año a año vamos mejorando.  En concreto trabajamos con dos grupos de 3º a los que queríamos involucrar de forma activa en un proyecto de diseño y lanzamiento de un globo sonda.

 

¿En qué momento se os pasa por la cabeza plantear un proyecto tan ambicioso?

La idea surgió a partir de una noticia otro centro de secundaria que había realizado una experiencia similar. Entonces en el curso 2018-2019, un compañero interino y yo intentamos empezar pero al cabo de un mes vimos que era imposible, que nos quedaba un poco grande y lo dejamos.  Unos meses más tarde,  en febrero 2019,  asistí al congreso SCIENTIX, una red europea de profesores de ciencias, y allí me encontré con un compañero al que comenté mis dificultades y me dijo que conocía a alguien que lo había hecho sin problemas. Creo que exageraba pero a la vuelta volví a hablar con mi compañero nos animamos y lo pusimos otra vez en marcha.

 

¿Por dónde empezasteis?

Lo primero que hicimos fue explicarles que el que inventa algo no lo hace de la nada. Entonces empezamos a investigar lo que hacen los demás. Las agencias meteorológicas lanzan globos sonda así que consultamos con ellos. También vimos experiencias que se habían llevado a cabo en otros centros de secundaria y en universidades, tanto aquí como fuera de España, para ver que parámetros utilizaban.

 

A partir de ahí ¿cómo se organiza el trabajo en el aula?

Es un proyecto complejo así que dividimos al alumnado en equipos de 5 o 6 personas que se especializaban en un tema. Un grupo estaba especializado en las pruebas técnicas para asegurar que la sonda funcionaba a temperaturas bajas. La primera prueba la hicimos en un congelador de casa, luego una heladería de Candás nos permitió probar la sonda en sus cámara y lo siguiente fue llevarla al Instituto Tecnológico de los Materiales (ITMA).

 

¿Qué motivó vuestra visita al ITMA?

El ITMA tiene una cámara criogénica y lo que queríamos era comprobar que la sonda funcionaba en las condiciones de temperatura de la estratosfera, a 50 o 60 grados bajo cero.  Cuando contactamos con ellos les pareció muy interesante lo que estábamos haciendo y nos invitaron a sus instalaciones. Fuimos una tarde con un grupo de alumnos acompañados por  algunos padres y madres y mientras realizamos la prueba nos hicieron una visita guiada por sus instalaciones.

 

Estábamos hablando de los equipos.

Otro equipo se encargaba de la predicción de la trayectoria en función de las condiciones meteorológicas. Utilizaron un software en el que iban introduciendo una serie de variables para calcular la trayectoria esperada del globo-sonda y encontrar el mejor día para el lanzamiento.

Otro equipo se dedicó a realizar las pruebas del paracaídas. Primero lo lanzamos desde el instituto que sólo tiene dos pisos. Luego fuimos al Colegio Público Poeta Antón de Mari-Reguera que tiene algún piso más y con una cinta métrica y una cámara de video calculamos fotograma a fotograma la velocidad de descenso.

El diseño del globo era responsabilidad de otro equipo y por último había un equipo dedicado a la electrónica que tenía tres partes. Una relacionada con sensores de temperatura, humedad y presión. Otra relativa al almacenamiento de datos que debían quedar recogidos en una tarjeta SD. Y por últimos también era importante el sistema de GPS para seguir la trayectoria y sobre todo localizar el lugar donde cae y recuperar el globo.

 

¿Cuánto tiempo dedicabais? 

Teníamos dos horas a la semana pero se quedaban muy cortas y trabajamos muchas tardes que dedicábamos por ejemplo a visitar centros de investigación como el Instituto Tecnológico de Materiales de Avilés.   Fueron tres meses de trabajo muy intensos con muchas dificultades a nivel técnico, legal, a nivel de gestión del centro y aunque en Mayo lo teníamos todo listo, tuvimos que aplazar el lanzamiento varias veces, hasta diciembre.

 

¿Por qué?

Lanzar es relativamente fácil pero el problema es la recuperación del globo sonda. Aquí en Candás era muy complicado. Si sopla viento del sur se lo lleva hacia el mar, si sopla del norte acabará en una zona montañosa e inaccesible.  Necesitábamos asegurar que las condiciones meteorológicas fueran las adecuadas.

 

¿Y al final realizáis el lanzamiento desde León?

En el congreso Scientix  había coincidido con Guadalupe Santos, una compañera que es profesora de Física y Química en el IES García Bellido y se ofreció a colaborar con nosotros y hacer el lanzamiento desde allí que es una zona mucho más llana.  A priori era todo más fácil pero el centro estaba en la zona de servidumbre del aeropuerto militar de León lo que trajo consigo otro tipo de problemas porque hubo que pedir una serie de permisos a las autoridades militares para realizar el vuelo.

 

¿Y cómo fue el vuelo?

La sonda llegó a unos 25000 metros más o menos y estuvo en el aire 112 minutos. Esos días había un viento en altura bastante fuerte, lo llaman Jet Stream, entonces decidimos mantenernos por debajo de esa altitud aunque el globo técnicamente podía alcanzar más de 30000 metros.

 

Mucha gente se estará preguntando cómo se regula la altura

El globo va lleno de helio y conforme va ganando altura la presión atmosférica baja y el globo se va hinchando hasta que explota. La idea es que cuanto más helio le metemos, el globo subirá más rápido y explotará antes pero todo eso fue una oportunidad para aplicar las leyes de los gases y calcular el volumen de helio que necesitamos para que el globo alcance la altura que queríamos.

 

Otro problema eran las bajas temperaturas

Quizás nuestra aportación más novedosa sea el sistema de calentamiento que metimos en la caja. Las especificaciones del Arduino ponen que aguanta temperaturas de hasta 15 o 20 grados bajo cero. Entonces empezamos a explorar y descubrimos que hay unas baterías que funcionan también como calentadores y esa solución no lo habíamos visto en experiencias anteriores.

 

Determinar el lugar exacto de “aterrizaje” tampoco debe haber sido fácil.

Las cámaras de a bordo registraron la trayectoria y la explosión. El globo describió una circunferencia vertical y cayó en un campo accesible a unos treinta kilómetros del punto de lanzamiento.  En el autobús llevábamos 12 o 13 bicicletas de montaña para poder ir a buscar la sonda que llevaba tres sistemas. Un móvil normal y corriente pero el problema era que si cae en un sitio donde no hay cobertura sería muy difícil localizarlo así que llevaba también incorporado un emisor GPS satelital.  Y también colaboró la Unión de Radioaficionados Españoles que nos ayudó a seguir la trayectoria en tiempo real de la sonda.

 

¿Qué tipo de datos habéis recogido y qué oportunidades de aprendizaje ofrecen?

Tenemos varios tipos de datos. En las imágenes que recogieron las cámaras en la zona más alta el cielo se veía negro. Los alumnos se preguntaban ¿Por qué se ve el cielo negro? y eso nos dio pie a investigar qué es la dispersión de Rayleigh.  Las medidas de temperatura que recogieron los sensores nos permitieron comprobar que el sistema de calentamiento funcionó y que la temperatura exterior llegó al menos hasta 40º bajo cero hasta que el sensor saturó. También vimos como la humedad relativa era prácticamente cero a partir de los 6000-8000 metros.

 

De vuelta al aula empezasteis a trabajar con los datos

El alumnado elaboró un informe con una serie de gráficas y la interpretación de los datos. Los datos de la sonda se los pasamos también al IES García Bellido (León) para que realizaran sus propios análisis.

 

¿Cómo se financia un proyecto de estas características?

El proyecto tiene unos costes que eran elevados y difíciles de asumir para un centro educativo. El curso pasado empezamos con algo de dinero que había sobrado de movilidades de un proyecto Erasmus sobre robótica.  Pero también ha sido fundamental la aportación de otras entidades y empresas. Por ejemplo a Carburos Metálicos les pedimos precio para el helio pero nos lo regalaron porque consideraron que era un proyecto muy interesante.  La empresa de Sevilla a la que alquilamos un GPS con transmisión satelital nos ofreció también condiciones muy ventajosas. Todo eso ayuda.

 

¿Y durante este curso?

Este curso presentamos la segunda misión, Candasat2,  a la convocatoria de proyectos STEAM de la Consejería y con parte de ese dinero financiamos el viaje y la participación en Exporecerca Jove, una feria internacional de ciencia para jóvenes que se celebró en Barcelona del 26 al 29 de Febrero.

 

¿Qué motivó vuestra participación en Exporecerca Jove?

En Asturias no está muy extendido el tema de las Ferias de Ciencia excepto la que organiza el IES Galileo Galilei a la que íbamos asistir pero que se suspendió. Exporecerca Joven es una feria internacional de investigación dirigida a jóvenes y vimos que era una oportunidad para que nuestro alumnado presentara sus resultados y diese a conocer el proyecto aunque hubo mucha incertidumbre y hasta 15 días antes no sabíamos si se iba a celebrar o no.

 

¿Cuál es la principal diferencia de Candasat 2 respecto a la primera misión? 

Este año el proyecto ya estaba planteado de manera más interdisciplinar con varios departamentos implicados. El compañero con que empecé,  Félix Cantero,  se fue a otro instituto al acabar el curso pasado pero se incorporó Arancha, que desde el principio se implicó totalmente, y me ayudó a ponerlo en marcha. Desde Física y Química realizan una serie de cálculos utilizando las leyes de los gases para saber por qué sube le globo, por qué explota, los materiales que se utilizan. El departamento de física y química se encarga de cálculos teóricos, revisión de las magnitudes físicas y algunas pruebas prácticas. El departamento de Educación Física se iba a especializar en la cordelería, es decir  el atado del globo al paracaídas, del paracaídas a la sonda y del atado en sí de la sonda que tiene su grado de complicación porque hay que hacerlo rápido, seguro y cumpliendo una normativa y se iban a encargar también del seguimiento por GPS. En Matemáticas realizan cálculos de velocidad de caída del paracaídas, de la cantidad de helio que tiene que ir en el globo y los compañeros de Educación Plástica diseñaron el logo de la misión y camisetas.

 

¿Cómo responde el alumnado y las familias a este tipo de proyectos?

Los chavales están ilusionadísimos. Cuando se habla de fracaso escolar, el fracaso siempre está ligado a la motivación. Cuando un alumno está motivado responde muy bien y el grupo con el que trabajamos estuvo muy involucrado en todo momento. Las familias también estuvieron muy implicadas.  Nos ayudaron con los desplazamientos, nos dieron muchas facilidades para llevarnos a los equipos a la feria de Barcelona. También estamos muy agradecidos a muchas instituciones y particulares que nos apoyaron y nos ayudaron; y a todos los profesores y en especial al equipo directivo de nuestro IES, sin cuya aprobación, colaboración y trabajo el proyecto no habría salido adelante.

 

Por último, ¿qué consejo(s) te gustaría transmitir a profesorado que vea esto y quiera plantear algo parecido?

Me gustaría dar ánimo a participar en este tipo de proyectos. Lo que más cuesta es vencer la inercia inicia  pero el trabajo interdisciplinar siempre es más satisfactorio, tanto para profesores como para alumnos. También es importante fomentar la investigación por parte de los alumnos, aunque es una tarea compleja y los profesores necesitamos formación en ese campo.

Al final, lo más satisfactorio de nuestra labor docente es ver la propia satisfacción de los alumnos que se ilusionan con actividades que les planteamos a la vez que aprenden y, sobre todo, les será de utilidad para su futuro.

 

Para saber más

Blog del proyecto

https://candasat.wordpress.com/

 

Instituciones implicadas

https://candasat.wordpress.com/instituciones-implicadas/

 

Video del día del lanzamiento

https://twitter.com/RTVEcyl/status/1202294496937095168

 

Entrada en la página de Consejo Territorial de Asturias de la Unión de Radioaficionados Españoles

https://www.ea1ura.com/176-ea1ura-desde-la-estratosfera-candasat1

 

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