Monitoreo del Clima Espacial desde Colombia mediante Radio-receptores Butterworth de Orden Superior

Space Weather Monitoring from Colombia Through Higher Order Butterworth Radio-Receivers

  • Andrés Felipe Jaramillo Alvarado Universidad Tecnológica de Pereira
  • Hamilton David Galvis Rodriguez Universidad Tecnológica de Pereira
  • Edwin Andrés Quintero Salazar Universidad Tecnológica de Pereira http://orcid.org/0000-0002-0974-4650
Palabras clave: Butterworth filters, filter banks, radio telescope, solar flares, space climate (en_US)
Palabras clave: Bancos de filtros, clima espacial, filtros Butterworth, fulguraciones solares, radiotelescopio. (es_ES)

Resumen (es_ES)

Contexto: las fulguraciones solares y las eyecciones de masa coronal liberan al espacio grandes cantidades de radiación que, al alcanzar las capas exteriores de la atmósfera terrestre, alteran sus características eléctricas. El conjunto de fenómenos derivados de esta interacción se conoce como clima espacial y sus consecuencias incluyen fallas en los sistemas de geolocalización, las telecomunicaciones, las operaciones vía satélite, el seguimiento espacial, la radionavegación y la sobrecarga de redes eléctricas.

Método: en este trabajo se presenta el desarrollo de un radio receptor que permite adelantar el monitoreo del clima espacial desde Colombia. Además, se describe una metodología novedosa para el diseño de filtros analógicos de orden superior de característica Butterworth, a partir de la interconexión en paralelo de bancos de filtros de primero y segundo orden, obteniéndose la función de transferencia deseada.

Resultados: el radio receptor desarrollado se instaló en la estación de monitoreo del clima espacial del Observatorio Astronómico de la Universidad Tecnológica de Pereira (OAUTP), Colombia, entrando en operación en diciembre de 2015. Desde esa fecha, el sistema ha registrado la actividad solar de forma ininterrumpida, detectando cuatro potentes explosiones solares clase C presentadas los días 15, 16 y 17 del mes de abril de 2016. Las señales recibidas por el radio receptor son enviadas a la base de datos global del Stanford Solar Center, de Stanford University, con el código UTP 0383.

Conclusiones: el radio telescopio desarrollado permite al Observatorio Astronómico OAUTP adelantar el monitoreo del clima espacial y de la actividad solar, enviando la información recibida a repositorios de acceso público a nivel mundial. No existen otros receptores de radio de este tipo operando en la actualidad en países ecuatoriales, una región de la Tierra donde los efectos de la actividad solar pueden conducir a nuevos conocimientos que aporten en la comprensión de este fenómeno. Además, los filtros de orden superior diseñados pueden tener aplicación en el campo de la instrumentación para la medición de señales eléctricas biomédicas.

Resumen (en_US)

Context: Solar flares and coronal mass ejections release great amounts of radiation to the outer space, altering the electrical properties of external layers in earth’s atmosphere. The set of phenomena derived from this interaction is known as space weather, and its consequences include failures in the geolocation systems, telecommunications, satellite based operations, spatial tracking, radio navigation and overload of electrical network.

Method: This paper presents the development of a radio receptor enabling monitoring of space weather from Colombia. A novel methodology to design analog high-order Butterworth filters is described, based on the parallel interconnection of filtering banks of first and second order, yielding the realization of the desired transfer function. These filters are then used to build a radio receptor to monitor the mentioned solar activity.

Results: The radio receptor was installed in a space weather monitoring station in Colombia, specifically in the Astronomical Observatory of the Universidad Tecnológica de Pereira (OAUTP), becoming operational on December 2015. From that date, the radio receptor has been registering solar activity uninterruptedly; and it has been able to detect four powerful solar explosions of class C, registered on the days 15, 16 and 17th in the month of April 2016. The received signals are sent to the Stanford Solar Center of Stanford University, with the code UTP 0383.

Conclusions: The newly developed radio telescope is enabling the Astronomical Observatory OAUTP to monitor space weather and solar activity, sensing and registering such information in global publicly available repositories. No other radio receptors of this kind are currently operating from equatorial countries, a region on Earth were the effects of solar activity may lead to new insights in understanding this phenomena. Besides, we anticipate that the designed high-order filters may have application as well in instruments for sensing biomedical electrical signals.

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Biografía del autor/a

Andrés Felipe Jaramillo Alvarado, Universidad Tecnológica de Pereira

Ingeniero Físico
Investigador Grupo de Investigación en Astroingeniería Alfa Orión
Universidad Tecnológica de Pereira 

Hamilton David Galvis Rodriguez, Universidad Tecnológica de Pereira
Estudiante Ingeniería Física
Estudiante Investigador Grupo de Investigación en Astroingeniería Alfa Orión
Universidad Tecnológica de Pereira
Edwin Andrés Quintero Salazar, Universidad Tecnológica de Pereira

Director Programa de Ingeniería Electrónica
Director Grupo del Grupo de Investigación en Astroingeniería Alfa Orión
Universidad Tecnológica de Pereira 

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Cómo citar
Jaramillo Alvarado, A. F., Galvis Rodriguez, H. D., & Quintero Salazar, E. A. (2017). Monitoreo del Clima Espacial desde Colombia mediante Radio-receptores Butterworth de Orden Superior. Ingeniería, 22(1), 125-139. https://doi.org/10.14483/udistrital.jour.reving.2017.1.a08
Publicado: 2017-01-30
Sección
Ingeniería Eléctrica y Electrónica