El balónová sonda nebo stratosférický balón je balón schopný pohybu podél stratosféra zachytit informace o životním prostředí. Stratosféra se nachází ve výšce mezi 11 a 50 kilometry a nachází se zde ozonová vrstva. Jedinečnost balónu sondy spočívá v tom, že slouží jako nástroj vědeckého výzkumu díky schopnosti provádět stabilní lety po dlouhou dobu ve velké části atmosféry. Jiná vozidla, jako jsou letadla nebo rakety sondy, nemohou zůstat dostatečně dlouho na výšku, aby byla schopna získat dostatek informací.
V tomto článku vysvětlíme všechny funkce, užitečnost a použití balónkové sondy.
Hlavní charakteristiky
Činnost této balónové sondy je založena na Archimedově principu. Využívá vztlaku vyvíjeného plynem lehčím než vzduch. Obecně, vodík nebo hélium se používá v dostatečném poměru, abyste mohli rozpínat ohřívač v atmosféře. Má systém se dvěma hlavními složkami: samotný balón a takzvaný letový vlak, kde jsou umístěny nástroje potřebné k získání informací z vyšetřování.
Podívejme se na nástroje, které potřebujete k získání informací:
- Má mechanismus, který slouží k oddělení užitečného zatížení.
- Má padáky, aby bylo možné vyprošťovat nástroje postupně a bez jejich poškození.
- Má komunikační systém, který umožňuje okamžitě přijímat a vysílat příkazy pro zeměkouli i nástroje na palubě.
- Jeho telemetrický systém je schopen s velkou přesností měřit výšku, teplotu, tlak a polohu celého systému v jakékoli výšce.
- Má pasivní reflektor jako radar.
- Má různé mechanismy pro výběr zátěže.
- Jeho hlavním zdrojem energie jsou baterie a pro delší cesty solární panely.
V závislosti na povaze pozorování je náklad obvykle umístěn v kontejnerové konstrukci, která se nazývá gondola. Gondolu lze využít především k ochraně měřicích přístrojů. Toto spojení je zodpovědné za zmírnění dopadu při přistání nebo je užitečné jako začlenění velmi přesných zaměřovacích mechanismů nebo tlakových nádob.
Druhy balónkové sondy
Existuje mnoho typů balónkových katétrů v závislosti na hlavním cíli. Kromě odrůd, které existují z hlediska tvaru, velikosti, materiálu nebo konstrukční metody, se omezíme na dělení typů sondových balónků podle jejich funkčnosti. Existují otevřené a uzavřené balónky sondy.
Balónky s otevřenou sondou jsou také známé pod názvem nulový tlak. Mají svou spodní část otevřenou tak, že když plyn stoupá, expanduje, dokud nedosáhne stavu rovnováhy mezi vnějším a vnitřním tlakem. Jakékoli zvýšení vnitřního tlaku v důsledku zahřívání produkovaného sluncem je automaticky kompenzováno přirozeným odvětráním plynu jeho spodní částí nebo k němu připojenými odvětrávacími trubicemi.
Uzavřené balónky sondy jsou ty, které jsou známé pod názvem supertlak. Jedná se o přihrádky, které jsou zcela uzavřené a vodotěsné a neumožňují vstup vzduchu ani únik plynu. Když během výstupu dojde ke zvýšení vnitřního tlaku, je podporován zesíleným obalem balónu. Tato obálka je schopna se rozpínat takovým způsobem, že dosáhne maximálního bodu a dostane se do stavu rovnováhy, což jí zabrání v dalším stoupání.
Materiály a konstrukce
Balónek sondy je vyroben z různých materiálů plastické povahy. Jedním z nich je polyethylen a další vícevrstvé kompozice s různými sloučeninami z nich odvozenými. Obvykle se zpracovává filmy o tloušťce jen několik mikronů. Díky tomu jsou extrémně lehké a odolné plasty, které vydrží různé podmínky, i když jsou velmi jemné při manipulaci.
Pro výrobu tohoto typu balónku se sondou se z výše uvedeného materiálu vyříznou různé segmenty a spojí se dohromady nějakým typem tepla pomocí lepidla, které je speciálně vyrobeno tak, aby přenášelo na balónek příliš velkou váhu. Horní část je připevněna a je přidána plastová deska, která bude sloužit k upevnění balónku před spuštěním ventilu. To slouží k umožnění úniku plynu. na dně je umístěn hliníkový kroužek, který jej uzavírá, i když ne úplně, a zbytek letového vlaku je zahnutý.
Aby bylo možné postavit tento typ balónku sondy, je nutná obrovská infrastruktura, která má velké pracovní prostory pro řezání a lepení podvozku. V současné době existuje několik společností, které jsou schopné je vybudovat. Trvá přibližně objem blízký milionu metrů krychlových a po dokončení mají kompletní polyethylenový povrch o rozloze několika hektarů.
Vypuštění balónu sondy
Hlavním cílem fáze vypuštění je dosáhnout vertikálního zdvihu bez poškození balónu. Existují různé techniky spouštění. Každý z nich se zásadně liší v závislosti na infrastruktuře, kde se nachází. Musíme vzít v úvahu atmosférické podmínky, typ nákladu, který má být přepraven, a objem balónu, který má být vypuštěn.
Tyto typy spouštění jsou redukovány na dva typy: statické spouštění, při kterém je poloha nafouknutého balónu upravena tak, aby přirozeně ležel na svém nákladu. Dynamický start je, při kterém se používá nosná raketa s nákladem pod balónem, zatímco se zvedá, aby dosáhl svého přístupu.
Během výstupu se balón začne nabíjet rychlostí, která souvisí s hmotností soupravy a extra množstvím plynu, které bublina je vstřikována během inflace, která se nazývá volný impuls. Nejnebezpečnější část letu je ta, ve které dosáhne tropopauzy. Zde dochází k teplotní inverzi, která může způsobit některé poruchy balónu.