L'histoire d'un ballon...

C'est dans l'amphiC001, le plus grand amphi de l'IUT de Valence, que le quartier général s'est installé.

Un ordinateur relié à un module GSM était chargé de recevoir les SMS émis par le ballon sonde. Bien sûr, l'envoi de SMS par le ballon sonde était cautionné sous réserve d'une couverture GSM. C'est pourquoi, au décollage plusieurs SMS furent reçu. Puis, une fois passé la barre de 1370 mètres. Aucun nouvel SMS ne fut reçu et il fallait alors compter uniquement sur le second mode de communication du ballon.

Un second ordinateur était connecté derrière le démodulateur et par conséquent recevait toutes les données que le ballon envoyait par lien radio.

Cet ordinateur nous permet deux actions.

• Une sauvegarde brute de toutes les données reçues. Utile afin de pouvoir retravailler les données par la suite.
• Un traitement en temps réel des données reçues. Ceci nous a permis d'afficher en temps réel sur le vidéoprojecteur de l'amphi les données reçu dans des graphiques. Cela a pu être effectué grâce au logiciel Keasy.

Toutes les minutes, la nacelle envoyait une nouvelle trame composée de toutes les mesures. Dès que celle-ci est reçue au sol. Elle est décodée puis afficher sur le vidéoprojecteur.

Les coordonnées GPS nous permettent également de suivre en temps réel le ballon grâce au logiciel Google Earth.

C'est ainsi, que depuis la salle de contrôle, nous avons suivi pendant toute la durée du vol, le ballon.

Vers 14h15 - soit près d'une heure et demie après le décollage du ballon - une équipe de récupération (Florentin Bard étudiant en SIRE et radio amateur, Sébastien Jean et André Lagrèze) prend en voiture la direction du col de Cabre. A bord de la voiture, un récepteur radio VHF est embarqué et permet "d'écouter" le ballon.

L'équipe de récupération garde évidemment le contact avec la salle de contrôle afin de connaître les dernières positions du ballon et donc la direction à prendre.

Les données GPS accompagné du logiciel Google Earth nous donnent évidemment une position précise du ballon à un instant donnée. Toutefois, suivant l'altitude la direction du vent n'est pas toujours identique. C'est pourquoi, notre suiveur planète science avait amené des cartes de la direction des vents d'altitude (exemple). Avec son expérience et ces cartes, il a pu déterminer à l'avance comment notre ballon allait se diriger.

Les cartes des vents d'altitude sont une aide très précieuse lors de lâcher de ballon. Elles sont fournis par le service météo des Etats-Unis (National Oceanic and Atmospheric Administration's). Et sont gratuitement consultable sur leur site web http://www.nws.noaa.gov/.

Direction du vent suivant la pression.

A la salle de contrôle, tout se passait bien, la température à l'intérieur du ballon n'était pas non plus trop fraîche et la réception des données était bonne. Mais cela n'allait pas durer. Après 15h13, plus aucune donnée ne nous parvenait. A ce moment là, le ballon était encore en phase ascensionnelle et se trouvait à 23,7 km d'altitude. La vitesse ascensionnelle moyenne a été de l'ordre de 2,8 m/s soit 10 km/h.

C'est alors la panique à la salle de contrôle. Et après revérifié le matériel, le problème se situait bien sur la nacelle.

Même si nous savions quel direction le ballon à prit, il était malheureusement à ce moment là encore impossible de définir l'endroit de la chute. Les chances de récupération venaient alors de tomber à zéro en quelques secondes.

Nous avons alors pensé que l'électronique ou les batteries avait subi un coup de froid, et qu'avec de la chance en redescendant le système se mettrait à refonctionner. L'équipe de récupération continuait alors sa route en direction du ballon.

Nous avons par la suite apprit que le GPS embarqué ne fonctionnait plus a partir d'une altitude de 24 km. Le GPS ne recevait plus de satellites et donc le ballon n'émettait plus d'information d'où un "blackout" radio.

C'est pourquoi, nous avons de nouveau reçu des informations par radio du ballon à 15h58 lorsqu'il était à une altitude de 23,7 km mais, cette fois, dans l'amorçage de sa phase descendante. C'est alors l'euphorie au sein de la salle de contrôle. Le retour tant espéré du lien radio auquel on ne croyait plus.

Le blackout à durée 45 min. Pendant tous ce temps, le ballon serait monté jusqu'à environ 30 km avant d'éclater (la pression externe est, en altitude, tellement faible que le ballon se dilate jusqu'à son éclatement).

Dans sa descente, le ballon est freiné par son parachute. Au début, ça va très vite (96 km/h à 23 km d'altitude). Puis, l'atmosphère devenant de plus en plus dense, le freinage se fait de plus en plus efficace (48 km/h à 13 km, 34 km/h à 8,5 km).

Des données du ballon seront reçues jusqu'à 16h15. Le ballon est alors à 8,5 km, trop bas pour que les données continuent à se propager jusqu'à Valence. En effet, le lien radio VHF de longue portée est masqué par les obstacles géographiques dès que le ballon est à basse altitude (montagnes, bâtiments).

La récupération

L'équipe de récupération, déjà de l'autre côté du col de Cabre, est prévenue par téléphone et a alors la bonne idée de faire une requête au ballon par SMS.

En effet, en redescendant, le lien radio devient alors inutilisable, mais le ballon devrait quand à lui de nouveau se retrouver capable d'émettre des SMS avec ses précieuses coordonnées GPS

Et là, miracle, le ballon répond par SMS ! Il est 16h27 et le ballon est à 2,5 km d'altitude, donc sur le point de se poser. Ses coordonnées indiquent qu'il se trouve à une dizaine de km au Nord Est de Dignes les Bains. Dans la voiture, c'est l'explosion de joie ! Les coordonnées sont transmises à Valence pour être reportées sur le système cartographique GoogleEarth.

Après ce bref moment d'enthousiasme délirant, le futur s'assombrit de nouveau. Nous sommes à 100 km de Dignes et nous n'avons plus sur le récepteur radio de bord le moindre signal du ballon. Nous imaginons l'immensité de la tâche de recherche qui nous attend sachant qu'entre sa dernière position connue à 2,5km d'altitude et son point d'atterrissage, il peut y avoir plusieurs kilomètres.

A 18h34, alors que nous sommes à 4 km de la dernière position connue, deuxième explosion de joie. Nous captons clairement le signal du ballon et de plus, nous percevons à l'oreille qu'il continue à émettre ses coordonnées GPS.

Pour écouter la modulation du kiwi, il suffit de cliquer sur le bouton de lecture ci-dessous La modulation de l'émetteur kiwi (139.5 Mhz) est présente en permanence. Sur l'extrait, à 18 secondes, on entend une émission de données. Elle s'effectue cycliquement toutes les minutes.

Malheureusement, nous sommes incapables de décoder les informations qu'il nous transmet, le seul et unique dispositif que nous possédons pour ce faire étant resté à Valence, dans la salle de contrôle. Et comble de malchance, la nacelle semble être hors de portée des antennes de téléphonie mobile puisqu'elle ne répond pas aux SMS.

Nous commençons alors, avec les conseils éclairés de Florentin, une recherche goniométrique de la nacelle. Le principe en est simple : nous possédons deux récepteurs radio munis chacun d'une antenne directionnelle. Nous orientons l'antenne pour obtenir le maximum du signal reçu (maximum déterminé à l'oreille) et obtenons ainsi la direction vers laquelle se trouve l'émetteur embarqué sur la nacelle.

En effectuant ce positionnement d'antenne sur chacun des deux récepteurs éloignés l'un de l'autre d'une centaine de mètres, nous obtenons deux droites imaginaires donnant chacune la direction de la nacelle et qui donc se coupent à l'endroit précis où elle se trouve. Mais petit problème :

La nacelle est quelque part dans ce champ de blé... et pas le moindre petit bout de parachute pour nous signaler l'endroit !

Après quelques tentatives infructueuses d'escalade arboricole pour repérer, aux jumelles, un hypothétique bout de parachute qui dépasserait au dessus des blés, nous nous apprêtons, sans trop y croire, à aller négocier avec le propriétaire du champ de blé, rencontré peu avant et qui sans aucun doute nous observe aux jumelles, l'autorisation de pénétrer à l'intérieur du champ au risque d'abîmer les épis. A ce moment, un couple de promeneurs s'intéressent à nos louches activités. Il se trouve que le monsieur est un enseignant en électronique du lycée de Briançon. Il est de plus, heureuse coïncidence, originaire du village, et de ce fait, est moins timoré que nous à l'idée de pénétrer dans les blés. Il se dirige donc, sans hésiter, vers l'endroit présumé de l'atterrissage, que nous lui désignons approximativement.

Et là, dernier miracle de la journée, il trouve rapidement la nacelle qu'il extrait triomphalement de l'océan de verdure. A ce moment précis, la nacelle se retrouve en portée d'une antenne GSM et se met à répondre à toutes les requêtes précédentes et à transmettre, mais un peu tard, des SMS contenant ses coordonnées géographiques.

Tout était encore intact (sauf le ballon) et en parfait état de marche. Les batteries n'étaient donc pas sous dimensionnées et l'isolation de la nacelle a été bonne.

A 20h05, la récupération de la nacelle achève cette fabuleuse expérience, après un vol d'une durée d'environ 3h30 et une recherche goniométrique de la nacelle.

Les logiciels

• Keasy

L'application Keasy permet un décodage des données radio en temps réel. Ensuite, les données décodés sont affiché sous forme texte. Mais, on peut également les afficher sous forme de courbe afin de voir d'un coup d'oeil l'évolution de la température, de la pression et de l'altitude d'un coup d'oeil. Toutes les données reçues sur le port série sont également enregistrés dans un fichier texte.

• Google Earth

Logiciel de cartographie édité par la société Google. Ce logiciel nous a permis de visualiser la trajectoire du ballon grâce aux coordonnées GPS.

La trace rouge représente la montée du ballon. La trace blanche sa descente.	Trajectoire du ballon avec les horaires

• Réception SMS

Afin de recevoir les SMS envoyés par le ballon. Un module de réception GSM (Wavecom) est connecté à un ordinateur. Une application écrite en Java se charge de recevoir et d'enregistrer dans un fichier texte tous les SMS reçus.

Cette expérience nous sert notamment à connaître la portée en altitude d'un réseau GSM. Mais, également à pouvoir recevoir les coordonnées GPS du ballon une fois au sol.

Nous n'avons reçu des SMS que lors de l'ascension du ballon. Pour la descente, le ballon étant dans une zone de non couverture du réseau GSM. Toutefois, sur requête, à la descente, un seul SMS fût reçu. Le ballon était alors à 2452 mètres d'altitude. C'est le SMS le plus "haut" envoyé par le ballon. Lors de l'ascension, pour le dernier SMS, la nacelle était à 1370 mètres.