El balonska sonda ili stratosferski balon je balon koji se može kretati duž stratosfera za prikupljanje informacija o okolini. Stratosfera se nalazi na visini između 11 i 50 kilometara i tu se nalazi ozonski omotač. Jedinstvenost balona sonde je u tome što on služi kao naučnoistraživački alat zahvaljujući sposobnosti dugotrajnog stabilnog leta u velikom dijelu atmosfere. Ostala vozila kao što su avioni ili rakete za sonde ne mogu se zadržati dovoljno dugo u visini da bi mogla dobiti dovoljno informacija.
U ovom ćemo članku objasniti sve značajke, korisnost i kako koristiti balonsku sondu.
Glavne karakteristike
Rad ove balon sonde zasniva se na Arhimedovom principu. Koristi prednost uzgona koju daje gas lakši od vazduha. općenito, vodonik ili helij se koriste u dovoljnom omjeru da grijač možete proširiti u atmosferu. Ima sistem sa dvije glavne komponente: sam balon i takozvani letački voz u kojem se nalaze potrebni instrumenti za dobivanje informacija iz istrage.
Pogledajmo instrumente koje trebate da dobijete informacije:
- Ima mehanizam koji služi za odvajanje korisnog tereta.
- Ima padobranima kako bi mogli malo po malo povratiti instrumente i bez njihovog oštećenja.
- Ima komunikacijski sistem za koji mogu trenutno primati i slati naredbe zemaljsku kuglu, kao i instrumente na brodu.
- Njegov telemetrijski sistem sposoban je s velikom preciznošću izmjeriti visinu, temperaturu, pritisak i položaj cijelog sistema na bilo kojoj visini.
- Ima pasivni reflektor poput radara.
- Ima razne mehanizme za odabir balasta.
- Njegov glavni izvor napajanja su baterije i, za duža putovanja, solarni paneli.
Ovisno o prirodi promatranja, teret se obično postavlja u kontejnersku strukturu koja se naziva gondola. Gondola se može koristiti uglavnom za zaštitu mjernih instrumenata. Ovaj brak je odgovoran za ublažavanje udara pri slijetanju ili je koristan kao ugradnja vrlo preciznih mehanizama za nišanjenje ili kontejnera pod pritiskom.
Vrste balonskih sondi
Postoje brojne vrste balonskih katetera ovisno o glavnom cilju. Osim sorti koje postoje u obliku, veličini, materijalu ili načinu izrade, mi ćemo se ograničiti na podjelu vrsta balona za sonde prema njihovoj funkcionalnosti. Postoje otvoreni i zatvoreni baloni sonde.
Otvoreni baloni sonde su oni poznati i pod nazivom nulti pritisak. Donji dio im je otvoren na način da se plin kada se diže širi dok ne dostigne stanje ravnoteže između vanjskog i unutrašnjeg tlaka. Svako povećanje unutrašnjeg pritiska usled zagrevanja koje proizvodi sunce automatski se kompenzuje prirodnim odzračivanjem gasa kroz njegov donji deo ili pomoću ventilacionih cevi pričvršćenih na njega.
Baloni sa zatvorenom sondom su oni koji su poznati pod nazivom supertlak. To su odjeljci koji su potpuno zatvoreni i vodonepropusni koji ne dozvoljavaju ulazak zraka ili izlazak plina. Kada dođe do povećanja unutrašnjeg pritiska tokom izrona, on je podržan ojačanim omotačem balona. Ovaj omotač je sposoban da se proširi na takav način da dostigne maksimalnu tačku i uđe u stanje ravnoteže, sprečavajući je da nastavi da raste.
Materijali i konstrukcija
Balon sonde izrađen je od različitih materijala plastične prirode. Jedan od njih je polietilen i drugi višeslojni sastavi sa različitim spojevima koji su od njih izvedeni. Obično se tretira filmovima debljine samo nekoliko mikrona. To ih čini izuzetno laganom i otpornom plastikom koja može podnijeti različite uvjete, iako je prilično osjetljiva u rukovanju.
Za proizvodnju ovog tipa balona sonde, razni segmenti se izrezuju od gore spomenutog materijala i spajaju nekom vrstom topline pomoću ljepila koji je posebno proizveden da prenese preveliku težinu na balon. Pričvršćuje se gornji dio i dodaje se plastična ploča koja će služiti za montiranje balona prije pokretanja ventila. Ovo služi da se omogući izlazak gasa. na dnu, postavljen je aluminijumski prsten koji ga zatvara, iako ne u potpunosti, a ostatak leta je zakačen.
Da bi se mogla izgraditi ova vrsta balona sonde, potrebna je ogromna infrastruktura koja ima velike radne prostore za rezanje i lijepljenje donjeg dijela. Trenutno je malo kompanija koje su sposobne da ih grade. Potrebna je približno zapremina blizu milion kubnih metara, a nakon završetka, imaju kompletnu površinu od polietilena od nekoliko hektara.
Lansiranje balona sonde
Glavni cilj faze lansiranja je da se postigne vertikalno podizanje bez oštećenja balona. Postoje razne tehnike lansiranja. Svaka od njih bitno varira u zavisnosti od infrastrukture na kojoj se nalazi. Moramo uzeti u obzir atmosferske prilike, vrsta korisnog tereta koji se prevozi i zapremina balona koji se lansira.
Ove vrste lansiranja svode se na dva tipa: statičko lansiranje u kojem se položaj napuhanog balona podešava tako da prirodno leži na svom teretu. Dinamičko lansiranje je u kojem se lansirno vozilo koristi s teretom ispod balona dok se diže kako bi se postigao pristup.
Tijekom uspona balona počinje se puniti brzinom povezanom s težinom garniture i dodatnom količinom plina koja mjehur se ubrizgava tijekom napuhavanja što se naziva slobodni impuls. Najopasniji dio leta je onaj u kojem dospijeva u tropopauzu. Ovdje dolazi do temperaturne inverzije koja može uzrokovati neke kvarove balona.