Una simpatica iniziativa ideata da Mattel ha spedito un giocattolo nella stratosfera, che è rientrato sano a salvo sulla terra grazie all'aiuto di un curioso mix di elettronica open source e telecamere di marca.

Presentato al Festival della Scienza di Genova, il “viaggio dei giocattoli” ha stimolato la curiosità di tanti giovani e meno giovani, che si sono appassionati ad una sfida tecnologica vinta unendo tanta passione, creatività e tecnologia avanzata, oggi fortunatamente disponibile a buon mercato.

Spedire il pupazzetto di Superman a 29 km di altezza dalla superficie terrestre non è esattamente un gioco da ragazzi, ma la comunità di maker, hacker e appassionati vari che ha sviluppato il progetto ha dimostrato come con gli strumenti di progettazione oggi disponibili gratuitamente e le soluzioni a basso costo tipiche dell’elettronica open source consentano di raggiungere risultati sorprendenti.

Il giocattolo inserito all'interno di una navicella spaziale da 2,5 kg realizzata appositamente in correx, un materiale plastico corrugato molto leggero e resistente, che stata di è stata lanciata nello spazio grazie a un pallone aerostatico contenente idrogeno.

Il giocattolo ha viaggiato nella stratosfera fino a raggiungere i 29 km prima di lasciare la capsula, che ha continuato la sua ascesa fino ai 34 km prima di ricadere anch'essa a terra, registrando a questa altezza una temperatura esterna di -40° C e una interna di -8° C.

Abbandonata la navicella, Superman ha subito un’accelerazione che lo ha portato alla velocità di 200 km orari, per poi proseguire la discesa a 18 km orari (5 metri al secondo) una volta stabilizzatosi grazie al paracadute che lo ha accompagnato fino alla superficie terrestre.

Complessivamente il viaggio di Superman è durato due ore e trenta minuti.

Ma vediamo come è stato realizzato il progetto, a partire dalle specifiche che hanno guidato lo sviluppo dell’elettronica e delle strutture di ripresa atta a documentare il viaggio.

I requisiti di base erano:

• Registrare i dati della missione durante il volo
• Documentare con video e immagini il viaggio
• Inviare a terra i dati e le immagini in tempo reale
• Lanciare Superman raggiunta una determinata altezza
• Rintracciare e recuperare sia Superman, sia la capsula

Il tutto con l’ulteriore idea di sfruttare per la progettazione gli strumenti gratuiti reperibili nella comunità DesignSpark di RS Components, uno degli sponsor del progetto, ed elettronica a basso costo.

Inoltre, a breve sul sito DesignSpark verranno pubblicati tutti i sorgenti e i file progettuali utilizzati per realizzare il lancio, a beneficio di chi volesse replicarlo, oppure trarne ispirazione per realizzare altri  esperimenti ancora più fantasiosi.

Per tracciare i movimenti di Superman e la navicella sono stati previsti due moduli GPS, mentre per il coordinamento dell’elettronica è stata scelta la scheda Raspberry Pi, alle quale è stato collegato un modulo fotocamera interno alla capsula montato alle spalle di Superman.

Per effettuare le riprese in Ultra HD 4K sono state invece utilizzate 3 action cam commerciali di ultima generazione fornite da Panasonic, altro sponsor del progetto, che sono state montate su tre aste che sporgevano alliesterno della capsula.

Interessante notare che i supporti plastici realizzati ad hoc per sostenere le tre telecamere sono stati realizzati usando un’economica stampante 3D di RS Components, il cui disegno è stato ottenuto lavorando con il software di progettazione Design Spark Mechanical.

Tutto il materiale video è stato salvato a bordo della capsula e poi recuperato, in quanto la ridotta banda disponibile per la trasmissione live ammessa dalla regolamentazione applicabile nel luogo di lancio impediva l’utilizzo dello streaming.

Una degli aspetti più critici per il sistema elettronico di bordo era rappresentato dalle temperature estremamente basse alla quali sarebbe stato sottoposto, con picchi di -40 °C.

Il team di progetto ha effettuato numerose attività di misura collaudo destinate a verificare la possibilità di resistere al freddo, soprattutto per le batterie.

L'elettronica di bordo ha comunque svolto anche il ruolo di elemento riscaldante tramite la fisiologica dissipazione di potenza, che ha consentito di mantenere la discesa delle temperatura interna di Superman entro i -8 °C.

Il sito di lancio prescelto era una fattoria di Ross on Wye, paesino inglese vicino al Galles. Dopo aver atteso condizioni meteo favorevoli con sole e poco vento e aver ottenuto il permesso di effettuare il lancio al centro di controllo del traffico aereo, Superman è partito ed ha raggiunto il punto di massima altitudine in circa 1 ora e 40 minuti.

Il giocattolo è stato espulso dalla navicella all'altezza di 29 km, poiché il pallone che portava la capsula sarebbe potuto esplodere oltre i 30 km. In realtà poi ha raggiunto i 34 km di altezza.

Il meccanismo di espulsione è stato telecomandato da terra attraverso il collegamento di telemetria, innescando una corrente di riscaldamento in un resistore che ha fuso un sottile filo di ritenzione che legava Superman a un supporto di spugna compressa, che espandendosi in avanti ha spinto il giocattolo fuori dalla capsula.

Per tornare al suolo Superman ha impiegato circa 50 minuti, prima in caduta libera e poi rallentando con il suo paracadute inserito sotto il suo mantello.

Godetevi il video del lancio: un vero spettacolo.

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