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EL SIGUIENTE MATERIAL PERTENECE A LA ACEMA
Asociación de Cohetería Experimental y Modelista Argentina
LABOR OMNIA VINCIT IMPROBUS
 (El trabajo constante todo lo vence - Virgilio)

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Antecedentes y Experiencias Previas

La intención de obtener un alcance de un kilómetro en altura -sin establecer competencias interpersonales y mediante el empleo de técnicas simples y materiales de modelismo espacial- surgió estudiando informes de competencias de la FAI (Federación Aeronáutica Internacional). En ellos se observa que en modelismo espacial –es decir en modelos de cohetes con medidas máximas predeterminadas y equipados con motores comerciales- en categoría "S Class, Space Models", el récord de Altura (S1 Class) es este:

Sub-class S1B (Maximum weight 60 g)
N°141 : Total impulse 2.51 to 5.00 N/sec : 658 m
Date of flight: 07/09/2004
Pilot: Antonio MAZZARACCHIO (Italy)
Course/place: 15th FAI World Space Modelling Championship, Deblin (Poland)

En otras palabras, FAI registró 658 metros con un motor comercial de venta libre, legal y autorizada, en una categoría muy pequeña, de entre 2.52 y 5 N-s y con un modelo necesariamente también pequeño (no podía sobrepasar los 60 gramos).  

Existe otra solicitud de récord de 753 metros con motores de 5.01 a 10.00 N/sec solicitada por Tony Reynolds (USA) durante el 15° Campeonato Mundial de Modelismo Espacial que tuvo lugar el 08/09/2004 en Polonia, en la subclase S5C (peso máximo de 150 g), pero por alguna razón que desconocemos esa solicitud fue denegada en los últimos meses de 2006.

Los reglamentos FAI para categorías mayores del modelismo espacial en cuanto a impulso total y gramaje de propelentes imponen restricciones que limitan el alcance de los modelos con el fin de lograr alturas relativamente moderadas. Estas restricciones se basan principalmente en la imposición de diámetros deliberadamente altos como límite mínimo para fuselajes. 

Ante esto, surgió la idea de liberar hasta cierto puntos algunas de esas medidas, para aumentar el alcance con motorizaciones similares a las propuestas por FAI. Al no existir equivalencias exactas entre lo propuesto por FAI y algunos materiales locales, y para poder adecuarnos a los productos argentinos, se efectuaron adaptaciones de medidas y alcances. Se publicó un modelo muy general y básico de trabajo y se lo discutió hasta redondear los alcances iniciales de la propuesta.

La idea de alcanzar los 1000 metros de apogeo surgió al estudiar récords FAI comparados con simulaciones que provienen de mediciones en banco electrónico de los motores D y F de CondorTec.
Las mediciones de los motores comerciales no fueron efectuadas por el fabricante, sino por el socio ACEMA Jorge Distéfano; concuerdan con mediciones de otros socios y demostraron ser útiles en modelos y simulaciones comparadas. 
En vuelo, esas mediciones fueron comprobadas –entre otras oportunidades- en los vuelos con motor F a los cuales se hace referencia aquí: entre la simulación en RockSim y la realidad había diferencias mínimas, en el rango de lo calculado. También se comprobaron de esa manera (en simulación y en vuelo) varias tandas de fabricaciones diferentes de motores D, con resultados muy similares en ambos casos.
En las simulaciones para esta prueba, varios modelos alcanzaban teoricamente los 1000 metros, en especial los que tenían un fuselaje de 25 mm de diámetro en la segunda etapa; el cohete de Juan DiGiovanbattista (certificado 1K) era un diseño de ese tipo, y fue uno de los que tuvo además la fortuna de volar en un momento en el que había muy poco viento, con lo cual no se desvió y ascendió de modo apreciablemente recto. 

Por otra parte, las mediciones de FAI son trigonométricas, es decir efectuadas con métodos  MUY similares a las que usa la ACEMA en modelismo espacial; emplean marcación mediante talcos coloreados y goniómetros simples; en sus documentos se especifican todos los detalles al respecto y se pueden ver en algunos foros de la web las imágenes del Campeonato Mundial 2006 (Baikonur), donde se pueden apreciar los goniómetros que usa FAI. En su página oficial figuran los métodos de cálculo y las recomendaciones de marcación.

En base a esos datos -en una adaptación de la categoría FAI S1, con el fin de poder emplear materiales disponibles y de venta libre en Argentina- comezamos a pensar en algún tipo de concurso o competencia local para determinar la máxima altura posible con motores de modelismo de pólvora negra. 

Al poco tiempo de madurar la idea, notamos que parece más eficiente emitir una certificación de altura que organizar una competencia, porque en una certificación no competitiva ‘se llega o no se llega’ a una marca predetermnada y por esa razón puede llegar tanto una persona como varias en una misma fecha o en fechas diferidas, sin ganadores ni perdedores. En otras palabras, no se usaría el concepto de "ganador" de un concurso ni una escala de valores (primero, segundo, tercero, etc.), sino que la idea es que quienes superaran una determinada marca de altura serían acreedores de la certificación, sin importar si lograban sobrepasar esa marca arbitraria por valores pequeños o elevados.  Esto posibilita a futuro enmarcar esta prueba de certificación también dentro de un concurso, si así se lo desea. 

Se comenzó determinando una medida de altura elegida arbitrariamente, la cual se fijó en mil metros y luego se propuso públicamente la idea mediante los mecanismos habituales; la idea fue aceptada con gran entusiasmo.

Posibilidades y Comprobaciones iniciales

Ante todo, fue indispensable comprobar de la mejor manera si parecia posible llegar a 1000 metros empleando únicamente los motores comerciales de pólvora negra disponibles legal y comercialmente en Argentina.  Es bueno recordar que la referencia de disponibilidad legal de los motores comerciales para modelismo está relacionada a la inscripción de cada producto en el ReNAr (Registro Nacional de Armas), entidad que regula y autoriza en Argentina la venta de productos relacionados con pólvoras, entre otras cosas. Esa registración ante el ReNAr no garantiza la calidad del producto ni certifica que sus características sean las anunciadas en su envoltorio, en las etiquetas o en las publicidades del fabricante, sino que determina que se trata de un producto registrado ante un organismo del Estado, que es de venta legal y que ha sido fabricado en establecimientos autorizados por el Estado Nacional Argentino, con lo que ello pueda significar. 

Basandonos en curvas de empuje de motores de fabricación comercial nacional, en el tablero de diseño se encontraron algunas alternativas y combinaciones de estilos de cohetes y de motores que demostraban como posible el logro teórico de esas alturas, pero para poder efectuar cálculos y simulaciones confiables es necesario conocer que los datos empleados son confiables.

Las curvas de empuje versus tiempo, junto a los datos mecánicos y dimensionales empleados para estos cálculos y simulaciones fueron medidos por varias personas y se vienen publicando regularmente desde Julio de 2003.

Ultimamente se han venido empleando para simulaciones las curvas de empuje versus tiempo de motores argentinos marca CondorTec que fueron proporcionadas por el socio ACEMA Jorge Distéfano, medidas en su banco electrónico, corroboradas oficiosamente por otros socios y aceptadas por el fabricante. La última actualización publicada de esa información sobre motores comerciales nacionales de marca CondorTec es de julio de 2006 (Foro “Cohetes”), fecha en la cual el fabricante finalizó una serie de cambios destinados a mejorar sus productos, los reempadronó y dio por estables a esos cambios de versión. 

Pruebas en Vuelo

Para corroborar la exactitud y precisión de las curvas de empuje disponibles se procedió a comprobar los motores en pruebas de vuelo; se trabajó exclusivamente en motores de clases D y F.  Para ello se diseñaron diversos cohetes y se midieron sus vuelos de dos modos diferentes: mediante goniómetros (método trigonométrico FAI simplificado) y mediante varios altímetros PerfectFlite MAWD; las mediciones efectuadas se correspondieron siempre de modo muy razonable entre si y con los cálculos previos efectuados en base a las curvas de empuje publicadas (diferencias menores al 10%), con lo que las simulaciones que pronosticaban como posible la llegada a un kilómetro se acercaban a la realidad.

A continuación, y de entre los trabajos efectuados, se referirán detalles de dos de esas pruebas, en los motores de mayor porte.

 

Modelo Básico propuesto (diseño ilustrativo y demostrativo, no obligatorio)

Simulación

Mediante la aplicación RockSim 7.0 se diseñó un cohete de 32 mm de diámetro, con aletas de 1 mm de espesor confeccionadas en plástico de alto impacto, con ojiva plástica y cuerpo de cartón. Se le aplicó en la cápsula de carga un balasto de masa similar a la de un altímetro PerfectFlite MAWD con sus baterías (unos 40 a 50 gramos), se le incorporaron las curvas de empuje y demás datos y se simularon vuelos con motores F9-4 y F18-4, fabricados industrial y comercialmente por la firma argentina CondorTec. 

Para corroborar las simulaciones efectuadas y para mejorar la calidad de todo el trabajo se construyó el modelo a emplear en la realidad; luego de eso se retocaron los planos CAD para reflejar los valores reales de pesos y dimensiones del cohete modelo una vez construído y se recalcularon todas las simulaciones, yendo nuevamente de la práctica hacia la teoría, para brindar la máxima precisión posible a la prueba.

Esas simulaciones arrojaron resultados dependientes del motor empleado y de las condiciones meteorológicas (vientos, turbulencias), situaciones que la aplicación RockSim selecciona al azar para cada simulación si se la configura de esa manera. 

Como dato adicional, a través de esto se determinó la conveniencia de efectuar esta certificación en tiempos cálidos, para contar con una densidad del aire algo menor a la disponible en épocas invernales; en razón de las características climatológicas de la zona de las pruebas, parece adecuado para próximas ediciones emplear el inicio del otoño para realizar las mismas, porque el clima en esa época es relativamente cálido y con vientos más leves que durante la primavera. Además, los pastos son más bajos en esas épocas, cosa que simplifica la recuperación del cohete en tierra.

Práctica

Para confirmar la primer simulación se lanzó el modelo construído según se describe más arriba y estos test iniciales se hicieron con los motores de menor potencia, los F9-4, un tipo de motor comercial que ya no se construye porque ha sido reemplazado por el más potente F18-4. Como elemento de medida, el cohete transportó un  altímetro PerfectFlite MAWD. 

En las primeras simulaciones con el motor menos potente (F9-4) y perfectamente ajustadas a la realidad constructiva del vector, los apogeos que se obtuvieron fueron -en teoría- de entre 380 y 460 metros. 

En la realidad, y con dos motores F9-4 en dos vuelos distintos, el altímetro PerfectFlite MAWD midió 397 metros (1305 pies) y 438 metros (1440 pies). Como los valores reales están en el rango de los calculados, se pudo confiar en la calidad de los números de empuje versus tiempo que se estaban empleando en estos cálculos.

Finalmente, el día 8 de octubre de 2006, durante una reunión pública de modelismo organizada por la EAME Cóndor se volvió a efectuar la prueba, sólo que esta vez el motor que se empleó en los vuelos fue –tal como se lo había simulado inicialmente- un CondorTec F18-4 de fabricación comercial standard, seleccionado al azar de la caja de transporte que el proveedor llevó al campo ese día para sus ventas.

La simulación de este vuelo mediante RockSim 7.0 y con las curvas disponibles arrojaba valores de entre 700 y 800 metros. Luego del vuelo y en el campo, la altura reportada por el audio del altímetro PerfectFlite MAWD era de 2909 pies (886 metros); en la curva obtenida mediante el software que proporciona el fabricante del altímetro se observa que efectivamente existen mediciones (picos) de 2909 pies (886 metros), pero esas mediciones fueron descartadas porque probablemente se deban a la baja de presión (succión) que se produjo exactamente luego de  la eyección, al extraerse la cápsula del fuselaje o a alguna fuga de los propios gases de eyección que -por alguna razón aún no establecida- produjo ese efecto inverso a lo esperable.  En la realidad y según el altímetro, el vuelo llegó a una altura de 732 metros (2403 pies). Ante estos valores, se puede inferir que la diferencia entre los cálculos y la realidad estan dentro de la dispersión esperable; como consecuencia de esto y ya en octubre de 2006 también inferimos que si se pudo lograr un apogeo de más de 700 metros con un cohete de una sola etapa y con un sólo motor de pólvora negra, el "asalto al kilómetro" con un cohete de dos etapas y dos motores comerciales de BP parecía posible.

Todas las pruebas y simulaciones se efectuaron con motores de producción standard; para esta oportunidad, el fabricante ofreció adicionalmente proveer nuevos modelos de motores, lo cual amplió el espectro de posibles combinaciones manteniendo el espíritu original de la propuesta en cuanto a emplear sistemas comerciales de propulsión. Los motores especialmente ofrecidos fueron los siguientes: F18-6, F18-2, F18-0, E25-4, E25-6 y E25-8.

Los problemas y riesgos a gestionar

Desde un principio se presupusieron y manejaron varios problemas técnicos y prácticos; se decidió ir encarando esos temas con el ánimo de resolver de antemano todas las alternativas evaluadas, con el fin de tener que resolver a último momento sólo aquellos inconvenientes impredecibles; de este modo es posible manejar el riesgo en lugar de vernos obligados a descubrir y solventar directamente en el campo de vuelo multitud de situaciones inesperadas. 

Economía de procedimientos

El primer problema no es técnico sino de economía de recursos; se lo había previsto mucho antes de iniciar las pruebas en base a algunas observaciones y comentarios efectuados por coheteros profesionales y consiste en que –en la medida de lo posible- no es conveniente intentar una experiencia de este tipo con un número reducido de cohetes en cada fecha, sino que conviene lograr una cantidad más o menos grande de lanzamientos por cada jornada, aunque en un número manejable de acuerdo a la cantidad de gente que pueda participar en tareas de campo (provisión y armado de elementos de trabajo, apoyo en rampa, mediciones, cálculos, etc.). 

Estudiando someramente los tiempos de preparación que requiere la organización inicial del campo de una jornada de lanzamientos, más los tiempos de lanzamiento de un cohete modelo de dos etapas (preparación, puesta en rampa, lanzamiento y recuperación), llegamos a la idea de que lo ideal sería contar con entre siete y quince lanzamientos en una jornada. 

Esto además proporciona muchas más posibilidades de prueba que si se lanza sólo uno o dos cohetes por jornada hasta alcanzar el objetivo prefijado o hasta decidir que se ha determinado si es posible o no alcanzar ese objetivo: no sería serio decidir con pocos lanzamientos efectuados en jornadas diferentes si un objetivo es alcanzable o no.

De emplearse un método así (uno o dos vuelos por día de pruebas) se requeriría de muchas jornadas para un mismo fin y eso no es eficiente de ninguna manera, ya que puede significar que se deba trabajar con poco personal, cosa que puede complicar las recuperaciones y –de todos modos, poco o mucho- implica movilizaciones de personas en varias oportunidades, erogación en refrigerios y otros gastos. Desde luego que durante el desarrollo de una jornada de lanzamientos cualesquiera se pueden encarar muchas cosas, pero para poder emplear los métodos que se estaban diseñando, un número escaso de lanzamientos por jornada definitivamente no es eficiente. 

Recuperación, acceso al campo de vuelo

Otro problema que surge al encarar alturas relativamente elevadas para modelos pequeños es la recuperación. Es un trabajo que en este caso hasta podría obviarse ya que con el método de medición que se diseñó no es necesario recuperar el cohete, pero en un ejercicio coherente con la práctica general del modelismo espacial, se decidió que sería "standard" obligatorio para esta certificación la recuperación de al menos la segunda etapa del cohete. En la práctica, algunos  participantes lograron recuperar ambas etapas empleando técnicas de campo desarrolladas por socios ACEMA para la recuperación de cohetes con etapas múltiples o con "pods detachables".  Esto se hizo especial e inicialmente para la recuperación del cohete "ACEMA Cóndor XP", dotado de cuatro motores, tres de ellos auxiliares y desprendibles en vuelo. 

Si se analizan los espacios de terreno normalmente disponibles desde la perspectiva que brinda situarse a un kilómetro de altura (con una imagen satelital georeferenciada o con el utilitario Google Earth, por ejemplo), rápidamente se nota lo complejo y difícil que es poder pronosticar que todos los modelos puedan aterrizar dentro de ese espacio disponible. Como sabemos que con el fin de intentar la mejor tasa de recuperación posible es indispensable contar con un dominio absoluto de TODO el campo de lanzamientos, se amplió el rango que está usualmente disponible; para ello y siguiendo las recomendaciones básicas de ACEMA (ver página oficial), se tramitó con varios dueños de campos esta cuestión y se contó de modo serio y acordado con el espacio y el acceso necesario e irrestricto para todas las pruebas. De no contar con este detalle, sin duda que se elevaría consistentemente la tasa de pérdida de cohetes. Además, es necesario contar con distancias relativamente grandes para poder hacer las mediciones, como se verá más adelante.

La época del año que parece más apropiada para una recuperación relativamente sencilla es el inicio del otoño, cosa que también se detalla por otras razones en la Sección Simulación; en este caso, la conveniencia radica en que el inicio del otoño presenta vientos leves y los pastos son más bajos en esas épocas, cosa que simplifica la recuperación del cohete en tierra. También tiene que ver el tipo de utilización que se haga de los campos a emplear para el lanzamiento. Es preferible una zona ganadera que una agrícola; de todos modos, al inicio del otoño pueden haber finalizado las cosechas “gruesas” (sorgo, maíz, etc.), con lo que los camos están libres de obstáculos para la recuperación (rastrojos). En cambio, y en este sentido, la recuperación durante el fin de la primavera (o épocas previas a la cosechas finas, como el trigo) puede ser problemático en una propiedad agricultora, siendo esto bastante indiferente en zonas ganaderas.

Otra herramienta que puede proporcionar gran ayuda en la recuperación consiste en emplear un modelado matemático simple de la trayectoria del cohete, con el fin de conocer las coordenadas del eje Z calculadas para la marca de máxima altura; en teoría (es decir despreciando la acción del aire y con una velocidad de descenso elevada o cercana a la caída libre), el cohete debería descender en ese punto (coordenadas X;Y o de valor cero del eje Z); con vientos y un sistema de recuperación con tasa de descenso conocida es posible pronosticar con adecuada precisión un área de recuperación acotada.

En este caso, para lograr un rápido descenso se recomendó que para la recuperación se utilice como sistema de amortiguación del descenso (y de ubicación en tierra) un streamer de papel creppe color naranja, de un metro de largo por 10 cm de ancho. Este mecanismo habia sido testeado en vuelos de alrededor de 700 metros de apogeo y demostró ser efectivo en la práctica, ya que de 12 participantes con 11 lanzamientos efectivos (hubo un CATO de primera etapa) se recuperaron 9 cohetes: dos se perdieron y uno se rompió –aunque parcialmente- en el CATO. 

Un streamer de pequeñas dimensiones es un medio efectivo para estas pruebas porque provee visibilidad adecuada, y proporciona a la vez una muy elevada pero segura velocidad de descenso, de manera tal que el cohete no derive demasiado de las coordenadas Y y X calculadas para la marca de altura sobre el eje Z (desplazado), es decir para el punto sobre el cual se produjo la eyección; en situaciones sin viento o con muy poco viento, se puede esperar que la recuperación se produzca en las imediaciones de ese punto y así ocurrió en la práctica.

La recuperación es un punto fundamental que debe resolverse con soltura: no es conveniente que quien no esté bien preparado en estas técnicas encare desafíos de altura, ya que la recuperación del cohete es un hito importante en la correcta práctica del modelismo. Tampoco es correcto efectuar pruebas de altura si no se dispone de acceso irrestricto a un campo de vuelo adecuado (debe estar lejos de bosques, de sembrados espesos, de encharcamientos o de espejos de agua, por ejemplo). En casos futuros y de emplearse altímetros, la recuperación será de fundamental importancia para poder leer el instrumental, a menos que se empleen técnicas telemétricas y se acepte perder el cohete y su carga de pago; por esa razón, esta certificación –que será más adelante optativa al encararse un  sistema de certificaciones más completo- dependerá de certificaciones anteriores, de modo que el aficionado que desee solicitarla esté bien entrenado en conceptos, técnicas y prácticas de recuperación.

Diversidad de modelos

Si se desea alcanzar un determinado objetivo mediante algún tipo de herramienta (en este caso, un cohete), se puede diseñar y construír esa herramienta del modo que parezca más adecuado para ese fin, pero si no se llega al objetivo prefijado, quizá el problema esté en el diseño o características de la única herramienta que se preparó. Para mejorar esto, se decidió proponer un modelo básico de cohete pero brindando a la vez cierta flexibilidad de parámetros de diseño.  En teoría, eso haría que se presentara en el campo de vuelos un grupo de aficionados con cohetes sutilmente diferentes en detalles de diseño y construcción, suministrando lo que podría ser un abanico de “herramientas” con el adecuado grado de dispersión en cuanto a técnicas y calidades constructivas. De otro modo, si se lanza siempre el mismo diseño de cohete, se podría estar empleando una metodología con falencias ya que se  podría estar reiterando errores o sustentando vicios ocultos sin tener elementos diferenciales para poder detectarlos. 

Con el fin de encauzar estos temas, se lanzó una encuesta / invitación en la internet y en base a eso se inscribieron 16 interesados en certificar con diferentes modelos.  Aún suponiendo una cantidad de deserciones natural y comprensible por motivos diversos, los primeros puntos (cantidad y diversidad) parecían estar resueltos y aportaban además el personal necesario para las tareas de campo. Finalmente, en la práctica del 8 de diciembre se efectuaron doce lanzamientos de aspirantes a la certificación.

Croquis constructivo del modelo básico propuesto

Visibilidad de un cohete pequeño a 1000 metros de altura

Otro problema que se previó era el de poder VER (o no) el móvil en si mismo para poder hacer la medición ópticamente; ante esta alternativa, es muy claro que ver un cohete modelo a simple vista y a 1000 metros NO es posible y de hecho -al trabajar en los puestos de medición- a más de 600 metros de distancia de la rampa se pudo notar que desde cada base ya casi no es posible ver ni siquiera la propia rampa de lanzamientos (a pesar de sus seis metros de altura, no se la distingue bien debido a su delgadez), o sea que al cohete no se lo vería EN NINGUN MOMENTO, ni aún cuando estuviera todavía en tierra. 

En base a ese conocimiento, se decidió diseñar un metodo de medición visual en el que que NO hiciera falta ver el cohete, sino ver los resultados de su carga de pago; para esto se eligió generar alguna suerte de "nube" de marcación del momento de la eyección del sistema de recuperación, momento que puede NO coincidir con el apogeo (ver más adelante); para ser coherentes con nuestras propias recomendaciones de seguridad no se usó humo generado por una bengala ni por ningún otro dispositivo térmico, sino que se generó una “nube fría” de polvo de ferrite rojo, de unos tres a cinco  metros de diámetro, la cual se produce exactamente en el momento de la eyección del streamer (cinta de papel) de la segunda etapa, de modo de no agregar nada a la propia carga de expulsión de los motores comerciales. 

Como se expresa más arriba, idealmente esa eyección se debería producir en el apogeo, pero este método trae un nuevo problema: al usar sólo el delay del motor comercial de la segunda etapa para la eyección del sistema de recuperación, la nube de ferrite puede NO producirse exactamente en el apogeo, es decir que lo que en realidad se observa es el momento en el que la cinta de recuperación y la nube de ferrite estarían saliendo del cohete, cosa que podía ser antes, durante o después del apogeo. Se asumió este problema como una nueva fuente de error, y se lo consideró no incompatible con esta práctica modelista.  De todos modos y para mejorar esto, el fabricante ofreció motores comerciales con diferentes delays, para aquellos participantes que los encargaran de anrtemano.

El ferrite rojo es una denominación coloquial del óxido de hierro de grado o calidad industrial; el material que se empleó en este caso es la sencilla “pastina de azulejista”, un producto comunmente usado para teñir mezclas de albañilería y pinturas cementicias, para trabajos en tomado de juntas en azulejos, baldosas de terrazas y tejados; es un producto económico, fácil de conseguir, posee una granulometría muy fina y mancha muchísimo ropas y enseres; se lava con agua y jabón, puede teñir o manchar de modo definitivo a ciertas telas.

En ensayos experimentales previos realizados en el campo, se determinó que una masa de ferrite capaz de generar esa  "nube fría" visible era de entre 20 y 40 gramos de polvo; de ser posible, este elemento podría ser reemplazado el día de mañana por algún minicomputador de vuelo, ya que tanto muchos modelos comerciales (por ejemplo, el PerfectFlite) como los ya citados altímetros "ALFA" y "2Kmeeter" tienen pesos del orden de los 40 gramos, incluyendo montajes y baterías.

Para realizar esos ensayos de campo y poder comprobar la visibilidad de la nube de ferrite se empleó un método muy sencillo. Mediante estas pruebas también se determinó con precisión cual es la cantidad necesaria para visualizar correctamente la marcación desde un kilómetro. El método consistió en lo siguiente: se efectuaron “eyecciones” de ferrite directamente en  tierra, visualizandolas desde una distancia de 1000 metros (rango medido mediante el odómetro de un automóvil) y efectuando las pruebas de eyección en distintas situaciones (sol en contra, a favor, con viento y en calma). Para eso se pesaron cantidades de 10, 20, 30, 40 y 50 gramos de ferrite y se las “eyectó” insertando el ferrite en un tubo comercial de fuselaje de cartón, de 32 mm de diámetro y 700 mm de largo, equipado con un tapón de algodón (del mismo modo que se hace con el “wadding” en un cohete modelo)  y soplando con la boca por el otro extremo del tubo, simulando la actuación de una carga de expulsión. Se apunta el tubo hacia arriba, a unos 45 a 60° y se sopla. En ese momento, un observador a 1000 metros debe dar la voz de “Marca!!” mediante un teléfono celular ni bien puede ver la expulsión del polvo, de modo que el operador de la eyección (el “soplador”) pudiera comprobar la correcta visualización de cada “carga”: si el observador da la voz de marca cuando se produce la nube, la visualización es concreta y posible. De ese modo, mediante estas pruebas, se determinó que ya con 20 gramos de ferrite la nube es visible casi en cualquier condición, aunque con vientos fuertes se dispersa facilmente. Mediante varias pruebas se determinó que los 40 gramos de carga de ferrite eran más que suficientes para generar una buena nube visible en circunstancias generales, manteniendo una masa de carga útil comparable a la de un altímetro o un computador de vuelo pequeño.  

Luego se comprobó la eyección y visualización en algunos vuelos de prueba con cohetes modelo con diferentes motores, para determinar si la aceleración del despegue comprometía la marcación (por alguna eventual compactación del polvo), pero no se detectaron problemas de ninguna especie; se hicieron vuelos con motores D y F, en sencillos cohetes modelo con recuperación por cinta y por paracaídas.

La nube de marcación: preparación y en acción 

La nube de ferrite rojo es perfectamente visible aún con cielo nuboso e inclusive con el sol en contrario; en razón de la elevada masa del material empleado, sumada a su muy baja granulometría (es un polvo MUY fino), esas "nubes" no se dispersan con facilidad aunque haya viento y se quedan razonablemente quietas en el cielo durante un tiempo tal como para que se las vea perfectamente, se las pueda enfocar con precisión y se pueda medir el ángulo de elevación a la voz de "Marca!!!" transmitida por radio a todos los puestos.  

Se ensayaron dos modos de “envasar” el ferrite en el cohete; uno de ellos es el modo que se muestra en la figura de más arriba, es decir usando un “cartucho contenedor” de cartón, abierto en uno de sus extremos y fijado por el otro extremo con un cordel al shock-cord: al producirse la eyección del sistema de recuperación, el cartucho liberaría en altura la carga de ferrite. El segundo método consistió simplemente en instalar el wadding, luego el streamer y volcar directamente los 40 gramos de ferrite sobre todo el conjunto de recuperación, para luego cerrar el fuselaje con la ojiva. El primer método permite una mayor limpieza en toda la operación, pero en la eyección el ferrite se vierte de modo gradual desde dentro del cartucho y la marcación resultante es menos nítida. Por su parte, el segundo método –mucho más simple- resultó en una nube bien compacta y precisa, por esa razón fue el método elegido.

Ya en el campo, se emplearon "minibolsas" de plástico con 20 gramos de ferrite cada una, pesadas y preparadas por Jorge Navesnik; esas bolsas se entregaron y se abrieron en el escritorio del RSO y cada participante cargaba los 40 gramos de ferrite en su cohete; luego se colocaba la ojiva y luego de esta operación sólo restaba colocar el cohete en rampa con su ignitor para el lanzamiento.

Un detalle interesante: luego de los vuelos de prueba se comprobó que la nube de ferrite es tan densa y el polvo es tan fino que en aquellos cohetes en los que la eyección se produjo a cierta velocidad, los bordes de ataque de las aletas quedaron totalmente TEÑIDOS de rojo debido al "golpe" del ferrite al atravesar la nube, el cual se adhiere a las mismas. 

Luego de revisar los fuselajes el día de la prueba del 8-dic-2006 se notó este efecto de “pintado” de las aletas en algunos cohetes; por eso es posible pensar que alguno de esos vectores probablemente hayan eyectado en la carrera de subida o de bajada, con lo que es posible que en algún caso se haya medido menos altura de la potencialmente alcanzada, pero esto estaba previsto en los protocolos y fue respetado.

Estas no fueron las únicas pruebas, ya que además se comprobaron otros tipos de materiales para cargas de eyección frías (no pirotécnicas, más allá de la propa descarga del motor), como el uso de cargas compuestas por decenas de recortes de mylar plateado y dorado (se los descartó porque a pesar de su alta reflectividad no se ven y pueden ser contaminantes, por no ser biodegradables), papeles trozados y picados, talco coloreado, harinas, (no se ven), etc. Se trabajó intensamente en este tema y finalmente se decidió usar el ferrite.

Métodos de medición

En primer lugar, se discutió y se convino que la exactitud y precisión de la medición no sería la meta principal para esta prueba, ya que las metas serían simplemente la superación de una marca arbitraria estipulada en 1000 metros con una cierta tolerancia más o menos amplia (la cual se estipuló luego en +/- 10%, aunque podría ser menor aún) y no la medición precisa del vuelo, y el desarrollo de metodos de trabajo ingeniosos; se consideró que superar los 1000 metros era algo probable luego de las simulaciones y pruebas de los motores comerciales actuales y que parecía algo posible de determinar con los sistemas de medición disponibles. Entre estos sistemas tenemos la trigonometría (económica, de precisión aceptable si se emplean métodos avanzados de cálculo y ajuste, universalmente aceptada en concursos y récords de FAI, regularmente empleada internacionalmente) y el altímetro electrónico (más preciso, más caro y -si bien es aceptado- no muy profusamente empleado regularmente en competencias internacionales).

En cuanto al segundo método, a menos de poder contar con un equipo electrónico igual para cada cohete decidimos que no se usarían altímetros, debido a que sólo podíamos disponer de dos o tres altímetros iguales para repartir entre todos los cohetes, haciendolo en grupos de a dos o tres lanzamientos; el problema es que si en los primeros lanzamientos se perdía o dañaba  alguno de esos equipos o todos, los vuelos de los cohetes restantes ya no se podrían medir. 

A fines del 2006 se contaba ya con dos prototipos de modelos de altímetros diseñados por aficionados, aptos para la auto-construcción propia: el elaborado y completo altímetro y computador de vuelo “ALFA” del DMTC2 Team, un grupo de aficionados argentinos y uruguayos, miembros de ACEMA y ACEMU, cuyo diseño posee registro de altura en memoria, capacidad de efectuar “dual deployment” y conexión serial, y el más sencillo altímetro “2Kmeeter” de Edgardo Báez (ACEMA / Escuelas ORT), con transmisión de datos. De todos modos, para las fechas estimadas para la primer prueba del kilómetro estos equipos aún no estaban disponibles, pero como valor agregado (y muy alto) se ha potenciado el trabajo de esta gente, cosa que seguramente posibilitará que muchos aficionados argentinos y uruguayos cuenten con equipos electrónicos propios en un futuro muy cercano. 

Ante estas realidades se decidió medir de modo trigonométrico; en principio y luego de varias discusiones se adoptó el método FAI (altazimutal) y más adelante se diseño  el método actual GD0 o "Método de Ajuste").

Para prevenir dispersiones en las mediciones y en las características de los motores comerciales, se consideraría como 'prueba superada' a todo aquel vuelo que superara los 900 metros. ¿Porqué 900 metros y no los 1000 que se habían fijado inicialmente? Porque si la marca a alcanzar es de 1000 metros, decidimos que -del mismo modo que se hace en los reglamentos internacionales (FAI)- debíamos permitir dispersiones de +/- 10% para no penalizar a quien le pudiera tocar algún motor menos potente o a quienes fueran perjudicados involuntariamente por alguna falencia accidental en las mediciones. 

En la práctica y como no hay premios ni puntajes, se decidió que la tolerancia sea  unidireccional y sólo “hacia abajo”, es decir del -10%: si alguien lograba 1100 metros o más, simplemente se le daría por superada la prueba.  

Una vez solucionado el tema de la visualización en el aire, ahora había que solucionar dos temas más: medir y calcular

En esos goniómetros se logró gran calidad y elevada precisión y exactitud (ver fotos), ya que pueden resolver hasta décimas de grado; considerando esto, lo más complejo sería lograr "aferrar" un blanco móvil, y eso se solucionó mediante la "nube fría" de ferrite que se describe más arriba, la cual queda razonablemente estática en el cielo. 

Para seguir al blanco en movimiento, se desarrolló una sencilla técnica que se describe en  "Aprendizaje y práctica de mediciones ".

El diseño básico de los goniómetros empleados es de dos tipos: de tipo “pistola” y del tipo de espejos.  

Los instrumentos de más calidad empleados el 8-dic-2006 fueron el goniómetro construído por Marcelo Gomez, (el llamado "telegoniómetro", porque su pantalla tiene cierto parecido a la de un televisor), con una pantalla similar a la de un radar de unas 8 pulgadas; el de Jorge Navesnik (similar al anterior, aunque este último es más pequeño) y el de Juan Di Giovanbattista, de tipo "fusil". 

Aprendizaje y práctica de mediciones

Para comprobar el equipamiento y la metodología a emplearse, se aprovecharon varias jornadas de concursos modelistas de la EAME Cóndor, debido a que en cada jornada de modelismo se realizan entre 100 y 200 lanzamientos que -aunque a alturas más acotadas que las propuestas para el "Desafío"- generan oportunidades de medición excelentes porque algunos cohetes son muy pequeños y en ciertos casos suben alrededor de unos 200 metros, pero también se lanzan modelos con apogeos de 350 metros (o más). Todo esto proporciona interesantes oportunidades de entrenamiento. En momentos de gran carga de trabajo, se está produciendo una cadencia de tiro de unos cuatro lanzamientos cada diez minutos, brindando oportunidades de seguimiento.  Para aprovechar esto sin molestar a los concursos, se situaron los puestos de medición a distancias de entre 200 y 400 metros de las rampas de modelismo, se distribuyeron equipos de radio y se efectuaron decenas de mediciones de práctica, de modo de formarse y entrenarse en el seguimiento de móviles en vuelo de la mejor forma disponible: con muchos cohetes.

   

Marcelo Gómez (Cuartel V / ACEMA) con su “telegoniómetro”. Segundo plano, el Prof. Edgardo Báez (ACEMA / Escuelas ORT de Argentina) 

Jorge Navesnik, Marcelo Gómez, G. Descalzo y Pedro Converso, con el goniónetro de alta precisión de Jorge Navesnik 

   

Marcelo Gómez con su equipo de medición, junto a Juan Di Giovanbattista (ACEMA) y Pedro Converso, de AMSAT 

 En la práctica, la técnica de seguimiento es relativamente simple: una vez que se produce el lanzamiento (el cual es anunciado y transmitido por radio), lo primero que se observa es la traza de humo del motor; esa traza va guiando al operador y por eso se sabe donde debe estar el móvil en cada momento. Eso hace posible apuntar “en grueso” al instrumento, instante a instante y ajustar la medición en el momento en que se oye la indicación de “Marca!!!”.  

En la fecha del Desafío, al estar muy lejos de la acción (despegue y vuelo) el sonido llega tarde y puede engañar, por eso no hay que darle importancia al ruido y poner TODA la atención sólo en el goniómetro y en el equipo de radio, para cuando el oficial de lanzamiento da la órden de "Marca!!!". De ese modo es posible medir el ángulo simultáneamente en todos los puestos. El oficial de lanzamiento es quien está mejor ubicado para ver la nube, ya que le queda –idealmente y sin viento- justo sobre su cabeza, con lo cual es difícil que lo moleste el sol, salvo al mediodía.

En la práctica fue posible obtener otro beneficio: desde los puestos de medición es posible observar si hay nubosidades sobre la rampa de lanzamientos, y advertir de esa eventualidad por radio al LCO, para regular el mejor momento para efectuar y visualizar cada lanzamiento.

 

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