El sonda balonowa lub balon stratosferyczny to balon zdolny do poruszania się wzdłuż stratosfera przechwytywanie informacji o środowisku. Stratosfera znajduje się na wysokości od 11 do 50 kilometrów i tam znajduje się warstwa ozonowa. Wyjątkowość balonu sondy polega na tym, że służy on jako narzędzie badań naukowych dzięki możliwości wykonywania stabilnych lotów przez długi czas w dużej części atmosfery. Inne pojazdy, takie jak samoloty lub rakiety z sondami, nie mogą pozostawać na wysokości wystarczająco długo, aby uzyskać wystarczające informacje.
W tym artykule wyjaśnimy wszystkie funkcje, przydatność i sposób korzystania z sondy balonowej.
Główne cechy
Działanie tego balonu sondy opiera się na zasadzie Archimedesa. Wykorzystuje ciąg w górę wywierany przez gaz lżejszy od powietrza. Jak zwykle, Wodór lub hel są używane w wystarczającej proporcji, aby grzejnik mógł rozszerzać się w atmosferze. Posiada system składający się z dwóch głównych elementów: samego balonu i tak zwanego pociągu latającego, w którym znajdują się niezbędne przyrządy do uzyskania informacji z dochodzenia.
Zobaczmy, jakich instrumentów potrzebujesz, aby uzyskać informacje:
- Posiada mechanizm służący do oddzielania ładunku.
- Ma spadochron, aby móc odzyskać i przyrządy powoli i bez uszkadzania go.
- Posiada system komunikacyjny umożliwiający natychmiastowe odbieranie i przesyłanie poleceń dla obu globus, a także instrumenty na pokładzie.
- Jego system telemetryczny jest w stanie z dużą precyzją mierzyć wysokość, temperaturę, ciśnienie i położenie całego systemu na dowolnej wysokości.
- Posiada pasywny reflektor podobny do radaru.
- Posiada różne mechanizmy doboru balastu.
- Jego głównym źródłem zasilania są baterie, a na dłuższe wycieczki panele słoneczne.
W zależności od charakteru obserwacji ładunek zwykle umieszcza się w konstrukcji kontenerowej zwanej gondolą. Gondola może służyć przede wszystkim do ochrony przyrządów pomiarowych. Ten ślub jest odpowiedzialny za złagodzenie uderzenia podczas lądowania lub jest przydatny jako wbudowanie bardzo precyzyjnych mechanizmów celujących lub pojemników ciśnieniowych.
Rodzaje sondy balonowej
Istnieje wiele typów cewników balonowych w zależności od głównego celu. Oprócz istniejących odmian pod względem kształtu, rozmiaru, materiału czy metody konstrukcji ograniczymy się do podziału typów balonów sondy ze względu na ich funkcjonalność. Są otwarte i zamknięte balony sondy.
Balony z otwartą sondą są również znane pod nazwą zerowego ciśnienia. Ich dolna część jest otwarta w taki sposób, że gaz unoszący się rozszerza się, aż do osiągnięcia stanu równowagi między ciśnieniem zewnętrznym i wewnętrznym. Każdy wzrost ciśnienia wewnętrznego spowodowany nagrzewaniem wytwarzanym przez słońce jest automatycznie kompensowany poprzez naturalne odprowadzanie gazu z jego dolnej części lub przez dołączone do niego rurki odpowietrzające.
Balony z zamkniętą sondą to te, które są znane pod nazwą nadciśnienia. Są to przedziały całkowicie zamknięte i wodoszczelne, które nie pozwalają na przedostawanie się powietrza lub ucieczkę gazu. Kiedy podczas wynurzania następuje wzrost ciśnienia wewnętrznego, jest ono podtrzymywane przez wzmocnioną powłokę balonu. Ta otoczka może rozszerzać się w taki sposób, że osiąga maksymalny punkt i wchodzi w stan równowagi, zapobiegając jej podniesieniu.
Materiały i konstrukcja
Balon sondy jest wykonany z różnych materiałów o charakterze plastycznym. Jedną z nich jest polietylen i inne wielowarstwowe kompozycje z różnymi związkami z nich pochodzącymi. Zwykle jest traktowany foliami o grubości zaledwie kilku mikronów. Dzięki temu są niezwykle lekkimi i odpornymi tworzywami sztucznymi, które mogą wytrzymać różne warunki, chociaż są dość delikatne w obsłudze.
W celu wyprodukowania tego typu balonu sondy, różne segmenty wspomnianego materiału są cięte i łączone ze sobą za pomocą pewnego rodzaju ciepła za pomocą kleju, który jest specjalnie wytwarzany, aby wpłynąć zbyt dużym ciężarem na balon. Górna część jest mocowana i dodawana jest plastikowa płytka, która posłuży do zamocowania balonu przed uruchomieniem zaworu. Służy to umożliwieniu ucieczki gazu. Na dole, umieszczony jest aluminiowy pierścień, który ją zamyka, chociaż nie do końca, a reszta pociągu jest zaczepiona.
Aby móc zbudować ten typ balonu sondy, wymagana jest ogromna infrastruktura, która ma duże przestrzenie robocze do cięcia i klejenia podwozia. Obecnie niewiele firm jest w stanie je zbudować. Zajmuje objętość zbliżoną do miliona metrów sześciennych, a po zakończeniu mają całkowitą powierzchnię polietylenu o wielkości kilku hektarów.
Uruchomienie balonu sondy
Głównym celem fazy startu jest osiągnięcie pionowego uniesienia bez uszkodzenia balonu. Istnieją różne techniki uruchamiania. Każdy z nich różni się zasadniczo w zależności od infrastruktury, w której się znajduje. Musimy wziąć pod uwagę warunki atmosferyczne, rodzaj ładunku użytecznego do przewiezienia i objętość balonu, który ma zostać wypuszczony.
Ten typ startu sprowadza się do dwóch typów: statycznego, w którym położenie nadmuchanego balonu jest regulowane w taki sposób, aby naturalnie spoczywał na jego ładunku. Dynamiczny start polega na użyciu rakiety nośnej z ładunkiem pod balonem podczas podnoszenia, aby uzyskać dostęp.
Podczas wynurzania balon zaczyna ładować się z prędkością zależną od wagi zestawu i dodatkowej ilości gazu bańka jest wstrzykiwana podczas inflacji, co nazywa się impulsem swobodnym. Najbardziej niebezpieczną częścią lotu jest ta, w której dochodzi do tropopauzy. Jest to sytuacja, w której występuje inwersja temperatury, która może powodować pewne awarie u wilków.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o balonie sondy.