Cet article retrace les étapes techniques et les résultats de notre projet mené entre juin et octobre 2024, visant à expérimenter la modulation LoRa pour le suivi de ballons sondes à haute altitude.
Architecture de la Sonde et Techniques Radio
Pour ce projet, nous avons développé des sondes autonomes alliant légèreté et performance radio.
- Modulation LoRa APRS : Nous avons utilisé des modules TTGO T-Beam v1.1 fonctionnant sur la bande des 70 cm (433 MHz). Cette technologie permet une transmission longue distance avec une puissance d’émission de seulement 100 mW.
- Infrastructure Réseau : Le suivi a reposé sur le réseau de gateways (iGates) radioamateurs et l’utilisation de l’APRS-IS pour la centralisation des données sur aprs.fi.
- Optimisation du GPS : Les modules u-blox NEO-6M ont été configurés manuellement en mode « Airborne » pour outrepasser la limite d’altitude par défaut de 12 000 m.
- Antennes « Home-made » : Pour obtenir un SWR inférieur à 2 (contre 4 ou 5 pour les antennes d’origine), nous avons fabriqué des antennes quart d’onde à partir de câble coaxial RG58 avec radians brasés.
Conception et Fabrication
La structure des sondes a été pensée pour protéger l’électronique des conditions extrêmes de la stratosphère (froid intense et faible pression).
- Matériaux : Utilisation de plaques de polystyrène (sagex) de 20 mm et 30 mm d’épaisseur.
- Assemblage : Découpe aux instruments chauffants pour des finitions lisses et collage à la silicone spécifique (Soudal Fix ALL) pour ne pas altérer le matériau.
- Stabilité : Pour les missions embarquant des caméras, les sondes étaient suspendues à un support en bambou afin d’améliorer la stabilité de l’image.
Analyse des Vols et Résultats
Au total, sept lancements ont été effectués, chacun apportant des données cruciales pour l’amélioration de nos systèmes. Seul 4 vols ont pû être traqués totalement (limitation d’altitude du module GPS).
| Vol | Date | Altitude Max | Particularités |
| HB4LO-7 | 27 juin 2024 | 36 250 m | Record de l’atelier battu et récupération dans un champ de blé |
| HB4LO-7 | 18 juillet 2024 | 35 040 m | Lancement de nuit |
| HB4LO-8 | 22 août 2024 | 35 676 m | Charge utile de 600 g incluant deux caméras IronX |
| HB4LO-9 | 29 août 2024 | 35 180 m | Utilisation d’un ballon de 2000 g et d’un beeper de localisation |
Couverture Radio et Portée
L’un des résultats les plus impressionnants de cette campagne de tests est la portée obtenue grâce à l’absence d’obstacles en altitude. Nos trames de 100 mW ont été captées par des iGates situées à près de 600 km de distance. Des stations en France, en Italie et en Allemagne ont relayé nos positions durant les phases de vol stationnaire
La Terre vue d’en haut
Les derniers vols ont permis de capturer des images saisissantes de la courbure terrestre et de la chaîne des Alpes. Grâce à la précision de nos prédictions de vol (SondeHub Predictor), nous avons pu récupérer les cartes SD dans des zones variées, de Semsales à la Vallée de Joux.
Résultats et Perspectives
La portée radio obtenue a dépassé toutes nos attentes. En l’absence d’obstacles (ligne de vue directe), nos sondes ont été captées par des stations iGates à travers toute l’Europe centrale (France, Italie, Allemagne).
Au-delà des chiffres, les images récupérées sur les cartes SD témoignent de la beauté de la stratosphère, montrant le contraste saisissant entre le bleu de l’atmosphère terrestre et le noir profond de l’espace.
La Team d’HB4LO compte bien donner suite à ces expériences LoRa. Elle réserve d’ailleurs des essais avec un module de 1W. Stay tuned for more !
La documentation complète peut être téléchargée ci-dessous :