El ballon sonde of stratosferische ballon is een ballon die langs de stratosfeer om informatie over de omgeving vast te leggen. De stratosfeer bevindt zich op een hoogte tussen de 11 en 50 kilometer en daar bevindt zich de ozonlaag. Het unieke van de sondeballon is dat deze dient als wetenschappelijk onderzoekstool dankzij het vermogen om gedurende lange tijd stabiele vluchten uit te voeren in een groot deel van de atmosfeer. Andere voertuigen, zoals vliegtuigen of sonde-raketten, kunnen niet gedurende een bepaalde tijd hoog genoeg blijven om voldoende informatie te verkrijgen.
In dit artikel gaan we alle functies, het nut en het gebruik van de ballonsonde uitleggen.
hoofdkenmerken
De werking van deze sondeballon is gebaseerd op het principe van Archimedes. Het maakt gebruik van de opwaartse stuwkracht die wordt uitgeoefend door een gas dat lichter is dan lucht. Zoals gewoonlijk, waterstof of helium wordt in een voldoende hoeveelheid gebruikt zodat je de kachel in de atmosfeer kunt laten uitzetten. Het heeft een systeem met twee hoofdcomponenten: de ballon zelf en de zogenaamde vluchttrein waar de benodigde instrumenten in staan om informatie uit het onderzoek te halen.
Laten we eens kijken welke instrumenten u heeft om informatie te verkrijgen:
- Het heeft een mechanisme dat dient om de lading te scheiden.
- Het heeft een parachute om beetje bij beetje te kunnen herstellen en instrumenten zonder deze te beschadigen.
- Het heeft een communicatiesysteem om commando's onmiddellijk te kunnen ontvangen en verzenden voor beide de wereld en de instrumenten aan boord.
- Het telemetriesysteem is in staat om met grote precisie de hoogte, temperatuur, druk en positie van het gehele systeem op elke hoogte te meten.
- Het heeft een passieve reflector zoals radar.
- Het heeft verschillende mechanismen om ballast te kiezen.
- De belangrijkste stroombron zijn batterijen en, voor langere reizen, zonnepanelen.
Afhankelijk van de aard van de waarnemingen, wordt de lading meestal in een containerstructuur geplaatst die een gondel wordt genoemd. De gondel kan voornamelijk worden gebruikt om meetinstrumenten te beschermen. Deze bruiloft is verantwoordelijk voor het verzachten van de impact bij de landing of is nuttig als integratie van zeer nauwkeurige aanwijsmechanismen of containers onder druk.
Soorten ballonsonde
Er zijn tal van soorten ballonkatheters, afhankelijk van het hoofddoel. Afgezien van de variëteiten die er bestaan in termen van vorm, grootte, materiaal of constructiemethode, zullen we ons beperken tot het verdelen van de soorten sondeballonnen op basis van hun functionaliteit. Er zijn open en gesloten sondeballonnen.
Ballonnen met open sonde zijn ook bekend onder de naam nuldruk. Hun onderste deel is zo open dat wanneer het gas stijgt, het uitzet tot het een evenwichtstoestand bereikt tussen de externe en interne druk. Elke toename van de interne druk als gevolg van de verwarming die door de zon wordt geproduceerd, wordt automatisch gecompenseerd door middel van de natuurlijke ventilatie van het gas uit het onderste deel of door daaraan bevestigde ontluchtingsbuizen.
De gesloten sondeballonnen zijn degene die bekend staan onder de naam superdruk. Dit zijn compartimenten die volledig gesloten en waterdicht zijn en geen lucht of gas laten ontsnappen. Wanneer er tijdens het opstijgen een toename van de interne druk optreedt, wordt deze ondersteund door het versterkte omhulsel van de ballon. Dit omhulsel kan zodanig uitzetten dat het het maximale punt bereikt en in een evenwichtstoestand komt, waardoor het niet kan stijgen.
Materialen en constructie
De sondeballon is gemaakt van verschillende materialen met een plastic karakter. Een daarvan is polyethyleen en andere meerlagige samenstellingen met verschillende daarvan afgeleide verbindingen. Het wordt meestal behandeld met films die slechts enkele micron dik zijn. Dit maakt ze extreem lichte en resistente kunststoffen die bestand zijn tegen verschillende omstandigheden, hoewel ze vrij delicaat zijn in gebruik.
Voor de vervaardiging van dit type sondeballon worden verschillende segmenten van het bovengenoemde materiaal gesneden en deze worden door een soort van warmte met elkaar verbonden met een kleefstof die speciaal is vervaardigd om te zwaar naar de ballon te zeilen. Het bovenste deel is bevestigd en er is een plaat van plastic materiaal toegevoegd die zal dienen om de ballon te monteren voordat de klep wordt gelanceerd. Dit dient om het gas te laten ontsnappen. Op de bodem, er wordt een aluminium ring geplaatst die hem sluit, hoewel niet helemaal, en de rest van de vluchttrein is verslaafd.
Om dit type sondeballon te kunnen bouwen, is een enorme infrastructuur nodig met grote werkruimtes voor het snijden en lijmen van de onderzijde. Momenteel zijn er maar weinig bedrijven die ze kunnen bouwen. Het kost ongeveer een volume van bijna een miljoen kubieke meter en, eenmaal voltooid, beschikken over een volledig polyethyleenoppervlak van enkele hectares.
Lancering van de sondeballon
Het belangrijkste doel van de lanceringsfase is om een verticale lift te kunnen bereiken zonder de ballon te beschadigen. Er zijn verschillende lanceertechnieken. Elk van hen varieert wezenlijk, afhankelijk van de infrastructuur waarin deze zich bevindt. We moeten rekening houden met de atmosferische omstandigheden, het type te vervoeren lading en het volume van de te lanceren ballon.
Deze soorten lanceringen worden teruggebracht tot twee soorten: statische lancering waarbij de positie van de opgeblazen ballon zo wordt aangepast dat deze van nature op zijn lading zit. Dynamische lancering is waar een lanceervoertuig wordt gebruikt met de lading onder de ballon terwijl deze wordt opgetild om toegang te krijgen.
Tijdens het opstijgen van de ballon begint deze op te laden met een snelheid die verband houdt met het gewicht van de set en de extra hoeveelheid gas die de bel wordt geïnjecteerd tijdens het opblazen, wat een vrije impuls wordt genoemd. Het gevaarlijkste deel van de vlucht is die waarbij het de tropopauze bereikt. Dit is waar er een temperatuurinversie is die enkele storingen bij de wolven kan veroorzaken.
Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over de sondeballon.