El повітряна куля зонда або стратосферна куля - це повітряна куля, здатна рухатися вздовж стратосфера для збору інформації про навколишнє середовище. Стратосфера розташована на висоті від 11 до 50 кілометрів і там знаходиться озоновий шар. Унікальність зондового аеростана полягає в тому, що він служить інструментом наукових досліджень завдяки здатності тривалий час виконувати стабільні польоти у значній частині атмосфери. Інші транспортні засоби, такі як літаки або ракети-зонди, не можуть залишатися на достатній час у висоті, щоб мати змогу отримати достатньо інформації.
У цій статті ми розповімо про всі функції, корисність та спосіб використання балонного зонда.
ключові особливості
Робота цього повітряного зонда базується на принципі Архімеда. Він використовує плавучість газу, легшого за повітря. загалом, водень або гелій використовуються в достатній пропорції, щоб можна було розширити нагрівач в атмосфері. Він має систему з двома основними компонентами: сам аеростат та так званий льотний поїзд, де знаходяться необхідні прилади для отримання інформації від слідства.
Давайте розглянемо інструменти, які ви маєте для отримання інформації:
- Він має механізм, який служить для розділення корисного навантаження.
- Він має парашути, щоб мати можливість повертати інструменти потроху і не пошкоджуючи їх.
- Він має систему зв'язку, щоб мати змогу отримувати та передавати команди миттєво як для земної кулі, а також приладів на борту.
- Його телеметрична система здатна з великою точністю вимірювати висоту, температуру, тиск і положення всієї системи на будь-якій висоті.
- Він має пасивний відбивач, як радар.
- Він має різні механізми вибору баласту.
- Основним джерелом живлення є акумулятори та сонячні батареї для довших поїздок.
Залежно від характеру спостережень корисний вантаж зазвичай розміщують у контейнері, який називається мотогондолою. Гондолу можна використовувати в основному для захисту вимірювальних приладів. Цей шлюб відповідає за пом'якшення удару при приземленні або корисний як включення дуже точних механізмів прицілювання або герметичних контейнерів.
Типи аеростатних зондів
Існує безліч типів балонних катетерів залежно від основної мети. Окрім різновидів, що існують за формою, розміром, матеріалом або способом конструкції, ми обмежимось розподілом типів зондових аеростатів відповідно до їх функціональних можливостей. Існують відкриті та закриті аеростати зонда.
Балони з відкритим зондом також відомі під назвою нульового тиску. Їхня нижня частина відкрита таким чином, що коли газ піднімається, він розширюється, поки не досягне стану рівноваги між зовнішнім і внутрішнім тиском. Будь-яке збільшення внутрішнього тиску внаслідок нагрівання сонцем автоматично компенсується природним випуском газу через його нижню частину або вентиляційні трубки, прикріплені до неї.
Балони із закритим зондом - це ті, які відомі під назвою надтиск. Це повністю закриті та водонепроникні відсіки, які не пропускають повітря та не пропускають газ. Коли під час підйому відбувається підвищення внутрішнього тиску, воно підтримується посиленою оболонкою повітряної кулі. Ця оболонка здатна розширюватися таким чином, що досягає максимальної точки і переходить у стан рівноваги, не даючи їй продовжувати підніматися.
Матеріали та конструкція
Балон-зонд побудований з різних матеріалів, що мають пластичну природу. Однією з них є поліетилен та інші багатошарові композиції з різними похідними сполуками. Зазвичай його обробляють плівками, товщина яких становить лише кілька мікрон. Це робить їх надзвичайно легкими та стійкими пластмасами, які витримують різні умови, хоча і досить делікатні в поводженні.
Щоб виготовити цей тип повітряної кулі із зондом, із згаданого вище матеріалу вирізають різні сегменти та з’єднують разом певним типом тепла за допомогою клею, спеціально виготовленого для перенесення занадто великої ваги на повітряну кулю. Прикріплюється верхня частина і додається пластикова пластина, яка буде служити для кріплення балона перед запуском клапана. Це служить для виходу газу. Внизу, розміщується алюмінієве кільце, яке його закриває, хоч і не повністю, а решта рейсового поїзда підключена.
Для побудови цього типу зондових аеростатів потрібна величезна інфраструктура, яка має великі робочі місця для різання та склеювання нижньої частини кузова. В даний час існує мало компаній, здатних їх будувати. Це займає приблизно обсяг близько мільйона кубічних метрів, і, закінчивши, мають повну поліетиленову площу в кілька гектарів.
Запуск повітряної кулі зонда
Основною метою етапу запуску є можливість досягти вертикального підйому без пошкодження аеростата. Існують різні техніки запуску. Кожен з них істотно варіюється залежно від інфраструктури, де він знаходиться. Ми повинні враховувати атмосферні умови, тип корисного навантаження, яке потрібно транспортувати, та об’єм аеростата, що підлягає запуску.
Ці типи запусків зводяться до двох типів: статичний запуск, при якому положення надутої повітряної кулі регулюється таким чином, щоб він лежав природно на своєму вантажі. Динамічний запуск полягає в тому, що ракета-носій використовується з корисним вантажем під повітряною кулею, поки вона піднімається для досягнення доступу.
Під час підйому аеростата він починає заряджатися зі швидкістю, пов'язаною з вагою набору та зайвою кількістю газу, яка міхур вводиться під час надування, яке називається вільним імпульсом. Найнебезпечніша частина польоту - це та, на якій він досягає тропопаузи. Тут виникає температурна інверсія, яка може призвести до поломки деяких повітряних куль.