Высокий воздушный шар
Высокие воздушные шары или стратостаты, как правило, не являются двойными воздушными шарами, обычно заполненными гелием или водородом , и выделяются в стратосферу , обычно достигая от 18 до 37 км (11 и 23 миль; 59 000 и 121 000 футов) над уровнем моря . В 2013 году баллон под названием BS 13-08 достиг рекордной высоты 53,7 км (33,4 мили; 176 000 футов). [ 1 ]
Наиболее распространенным типом высотных воздушных шаров являются погодные воздушные шары . Другие цели включают использование в качестве платформы для экспериментов в верхней атмосфере. Современные воздушные шары, как правило, содержат электронное оборудование, такое как радиопередатчики , камеры или спутниковые навигационные системы, такие как GPS -приемники. Любители часто покупают воздушные шары из -за простоты использования, низкой ценовой точки и широко распространенной коммодитизации.
Эти воздушные шары запускаются в то, что определяется как « близкое пространство », определяемое как область атмосферы Земли между пределом Армстронга (18–19 км (11–12 миль) над уровнем моря), где давление падает до такой степени, что человек Бытие не может выжить без под давлением костюма, и линия Кармана (100 км (62 миль) над уровнем моря [ 2 ] ), где астродинамика должна перейти на аэродинамику, чтобы поддерживать полете.
Благодаря низкой стоимости GPS и коммуникационного оборудования, высокогорное воздушное шарирование является популярным хобби , причем такие организации, как Укхас, помогают развивать полезные нагрузки. [ 3 ] [ 4 ]
История
[ редактировать ]Первый водородный баллон
[ редактировать ]Во Франции в 1783 году в первом общественном эксперименте с заполненными водородом воздушные шары включали Жак Чарльз , французский профессор физики, и братья Роберт , известные конструкторы физических инструментов.
Чарльз предоставил большое количество водорода , который был получен только в небольших количествах ранее, путем смешивания 540 кг (1190 фунтов) железа и 270 кг (600 фунтов) серной кислоты . Баллон потребовался 5 дней, чтобы заполнить и был запущен из Champ de Mars в Париже, где собрались 300 000 человек, чтобы посмотреть зрелище. Шаллон был запущен и поднялся через облака. Расширение газа привело к разрыву воздушного шара, и он спустился через 45 минут через 20 км (12 миль) от Парижа. [ 5 ]
Высокоэтажные воздушные шары
[ редактировать ]Высокие воздушные шары использовались с 1930-х годов для исследований и в поисках записей высоты полета , включая рейсы Огюста Пиккарда до 16 201 м (16,2 км), Советский Осоавиахим-1 на 22 000 м (22,0 км) и американский исследователь II на 22 066 м (22,1 км). [ 6 ]
Примечательные экипаж на высокие авиабилеты включают три записи, установленные для самого высокого прыжка с парашютом:
- Первый набор Джозефа Киттингера в 1960 году на 31 300 м (31,3 км) для проекта Excelsior
- Следуя Феликс Баумгартнер в 2012 году на 38 969 м (39,0 км) для Red Bull Stratos
- Совсем недавно Алан Юстас в 2014 году на 41 419 м (41,4 км)
Использование
[ редактировать ]Безвиленные высокие воздушные шары используются в качестве исследовательских воздушных шаров , для образовательных целей и любителей. Общее использование включает в себя метеорологию, атмосферные и климатические исследования, сбор образов из ближнего космоса, любительские радиоприемники и субмиллиметровую астрономию .
Высокие воздушные шары были рассмотрены для использования в телекоммуникациях [ 7 ] и космический туризм . [ 6 ] Частные компании, такие как Zero 2 Infinity , Space Perspective , Zephalto и World View Enterprises, разрабатывают как экипаж, так и безумные высокие воздушные шары для научных исследований, коммерческих целей и космического туризма. [ 8 ] [ 9 ] Станции высокогорного платформы были предложены для таких приложений, как реле связи.
Любительский высокий баллон
[ редактировать ]
Во многих странах бюрократические накладные расходы, необходимые для выпусков высокой высоты, минимальны, когда полезная нагрузка ниже определенного порога веса, как правило, по порядку нескольких килограммов. [ 10 ] [ 11 ] Это делает процесс запуска этих небольших HABS доступным для многих студентов и любительских групп. Несмотря на их меньший размер, эти Habs по -прежнему часто поднимаются на (и прошлые) высоты по порядку 30 000 м (98 000 футов), обеспечивая легкий стратосферный доступ в научных и образовательных целях. [ 12 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] Эти любительские воздушные полеты часто информируются в своих операциях с помощью предиктора пути. Перед запуском прогнозы погоды , содержащие прогнозируемые векторы ветра, используются для численного распространения моделируемого HAB вдоль траектории, прогнозируя, куда будет проходить фактический воздушный шар. [ 16 ]
Любительский радиовысокий воздушный шар
[ редактировать ]Тестирование радио -диапазона часто является большим компонентом этих хобби. Любительское радио часто используется с пакетным радиоприемником для связи с 1200 бодом , используя систему, называемую автоматической системой отчетности, обратно на наземную станцию. Меньшие пакеты, называемые микропередатами Micro или Pico, также строятся и работают под небольшими воздушными шарами. Эти меньшие трекеры использовали код Морзе , полевой ад и RTTY для передачи своих местоположений и других данных. [ 17 ]
Первые зарегистрированные любительские радиостанции высокогорного воздушного шара состоялись в Финляндии в рамках программы Ilmari 28 мая 1967 года и в Германии в 1964 году. [ 18 ]
Архаба программа
[ редактировать ]
Воздушное радиочастотное баллон ( Arhab )-это применение аналогового и цифрового любительского радио к воздушным шарам и было названием, предложенным Ральфом Уоллио (любительское радио Callsign W0rpk) для этого хобби. Архаб, часто называемая «космической программой бедного человека», позволяет любителям проектировать функционирующие модели космического корабля и запускать их в космическую среду. Считается, что Билл Браун (любительское радио wb8elk) начало современное движение Arhab с своего первого запуска воздушного шара, несущего любительский радиопередатчик 15 августа 1987 года. [ Цитация необходима ]
Полет Arhab состоит из воздушного шара, парашюта восстановления и полезной нагрузки из одного или нескольких пакетов. Полезная нагрузка обычно содержит любительский радиопередатчик, который позволяет отслеживать полете на посадку для восстановления. Большинство рейсов используют автоматическую систему отчетности пакетов (APRS), который получает свои позиции от приемника глобальной системы позиционирования (GPS) и преобразует его в цифровую радиопередачу. Другие полеты могут использовать аналоговый маяк и отслеживаются с использованием методов поиска радиосвязи . Полеты длительности часто должны использовать высокочастотные настраиваемые передатчики и медленные протоколы данных, такие как радиотелелет (RTTY), Hellschreiber , код Морса и PSK31 , для передачи данных на больших расстояниях с помощью небольшой батареи. Использование любительских радиопередатчиков на полете Arhab требует лицензии на радио-любительскую радио, но не являясь американскими радиопередатчиками, возможно, для использования без лицензии. [ Цитация необходима ]
В дополнение к оборудованию для отслеживания, другие компоненты полезной нагрузки могут включать датчики, регистраторы данных, камеры, любительские телевизионные передатчики (ATV) или другие научные инструменты. Некоторые рейсы Arhab имеют упрощенный пакет полезной нагрузки под названием Ballonsat . [ Цитация необходима ]
Типичный рейс Arhab использует стандартный латексный шарик погоды, длится около 2–3 часов и достигает 25–35 км (16–22 миль) на высоте. Эксперименты с воздушными шарами с нулевым давлением , воздушными шариками из сверхскопания и кладовыми латексными воздушными шарами продлили время полета до более чем 24 часа. В марте 2008 года полет с нулевым давлением в рамках программы Spirit of Knoxville Balloon длился более 40 часов и приземлился у побережья Ирландии, более 5400 км (3400 миль) от своей точки запуска. 11 декабря 2011 года номер рейса в Калифорнии около космического проекта CNSP-11 с вызовом K6RPT-11 запустил рекордную рейс, путешествуя по 6 236 миль (10 036 км) из Сан-Хосе, штат Калифорния , в Средиземное море . Полет длился 57 часов и 2 минуты. Это стало первым успешным американским транссконтинентальным и первым успешным трансатлантическим любительским радиосвязи. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] С тех пор ряд полетов совершил кругие платы за землю, используя пластиковые воздушные шарики пленки Spepressure. [ 23 ] [ 24 ]
Каждый год в Соединенных Штатах Great Plains Super Launch (GPSL) проводит большое собрание групп Arhab. [ Цитация необходима ]
Медведя программа
[ редактировать ]Эксперименты на воздушных шарах с любительским радио (Bear) представляют собой серию канадских экспериментов высокогорного воздушного шара группы любительских радиопертеров и экспериментаторов из Шервуд-парка и Эдмонтона, Альберта. Эксперименты начались в 2000 году и продолжались с Bear-9 в 2012 году, достигнув 36,010 км (22,376 миль). [ 25 ] [ 26 ] Воздушные шары изготовлены из латекса, заполненного гелием или водородом . Все полезные нагрузки медведя имеют систему отслеживания, содержащую GPS -приемник, энкодер APRS и модуль радиопередатчика. Другие экспериментальные модули полезной нагрузки включают ретранслятор по перекрестному поперечному радио -любительскому радио и цифровую камеру , все из которых содержатся в изолированной форме пены, подвешенной под воздушным шаром.
Ballonsat
[ редактировать ]
Ballonsat - это простой пакет, предназначенный для проведения легких экспериментов в ближайшее пространство. [ 27 ] Они являются популярным знакомством с инженерными принципами на некоторых курсах средней школы и колледжа. Шаронаты выполняются в виде вторичных полезных нагрузок на рейсах Arhab. Одна из причин, по которой воздушные шарики просты, заключается в том, что они не требуют включения оборудования для отслеживания; Как вторичные полезные нагрузки, их уже переносятся путем отслеживания капсул.
Space Grant запустил программу Ballonsat в августе 2000 года. Она была создана как практическое способ представить новых студентов и инженеров, заинтересованных в космических исследованиях с некоторыми фундаментальными инженерными методами, навыками команды и оснований космоса и науки о земле. Программа Ballonsat является частью курса, преподаваемого космическим грантом в Университете Колорадо в Боулдере. [ 28 ]
Часто дизайн воздушного шарика находится под весом и объемными ограничениями. Это поощряет хорошие инженерные практики, вводит проблему и позволяет включать многие воздушные шары в полете Arhab . Материалом планера обычно является пенопластом или пеной, так как они легкие, простые в машине и обеспечивают достаточно хорошую изоляцию.
Большинство несут датчики, регистраторы данных и небольшие камеры, управляемые контурами таймеров. Популярные датчики включают температуру воздуха, относительную влажность, наклон и ускорение. Эксперименты, проведенные внутри воздушных шаров, включали такие вещи, как пленные насекомые и продукты питания.
Перед запуском большинство воздушных шаров должны пройти тестирование. Эти тесты предназначены для обеспечения того, чтобы Ballonsat будет функционировать должным образом и возвращать результаты науки. Тесты включают в себя простудное замачивание, тест на падение, функциональный тест и взвешивание. Тест холодного замачивания имитирует интенсивные холодные температуры, с которыми сталкивается воздушный шарик во время своей миссии. Запуск и посадка могут быть травмирующими, поэтому тест на падение требует, чтобы воздушный шар сдерживался и все еще функционировал после резкого падения. Функциональный тест проверяет экипаж Ballonsat может подготовить воздушный шар на месте запуска.
Разнообразные полезные нагрузки
[ редактировать ]Помимо проведения научных мероприятий, школы, влиятельные лица и другие люди выпустили широкий спектр полезных новинок в стратосферу с высокими воздушными шарами. Они включали плюшевых медведей, [ 29 ] Лего фигурки, [ 30 ] [ 31 ] Гамбургеры, [ 31 ] пицца, [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] Корнишские пасты , [ 35 ] чесночный хлеб , [ 36 ] бекон и банки пива. [ 31 ] Японский производитель электроники Toshiba попытался записать рекламу в ближайшем космосе с креслом и камерами, привязанными к высокогорному воздушному шару. [ 31 ]
Геостациональный воздушный спутник
[ редактировать ]
Геостационарные воздушные спутники ( ГБ ) предлагают высокие высокие воздушные шары, которые будут плавать в средней стратосфере (от 60 000 до 70 000 футов (от 18 до 21 км) над уровнем моря) в фиксированной точке над поверхностью Земли и, таким образом, действуют как атмосферный спутник Полем На этих высотах плотность воздуха составляет от 1/15 до 1/20 [ 37 ] о том, что это на уровне моря . Средняя скорость ветра на этих уровнях меньше, чем на поверхности. [ 37 ] [ 38 ] Система двигателя позволит воздушному шару перемещаться и сохранить свое положение. GBS будет питаться с солнечными батареями.
GBS можно использовать для обеспечения широкополосного доступа в Интернет на большой площади. Лазерная широкополосная связь будет подключать GBS к сети , которая затем может обеспечить большую площадь охвата из -за более широкой линии обзора над кривизны земли и непредвзятой зоны Френеля . [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]
Аризона космический воздушный шар
[ редактировать ]World View Enterprises построили и управляют воздушным пространством для воздушного шара (высокогорного воздушного шарического порта) в округе Пима, штат Аризона . [ 42 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- Аэрофотосъемка
- АРКАДА
- Атмосферный спутник
- Бррисон
- Колумбия научно -воздушный шар
- Рекорд выносливости полета
- Геостациональный спутник
- Высокая площадка платформы
- Internet.org
- Loon Project
- Привязанный дирижабль
- World View Enterprises
- Pongsat
- Список самых высоких сооружений в Соединенных Штатах по высоте
- Воздушные воздушные шары
- Внутренний воздушный шар
- Стратегическое пространство погружение
- Red Bull Stratos
- Ядерный электромагнитный импульс
- Список событий высокогорного объекта в 2023 году
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ультратонкий фильм высокогорного воздушного шара (BS13-08) побивает мировой рекорд по высоте, достигнутую непопулярным мячом. «Исаса | Безпилой воздушный шар]. Институт космоса и астронавтической науки , Японское аэрокосмическое агентство (на японском языке). 2013- . 09-20
- ^ Sanz Fernández de Córdoba, Dr. S. (2004-06-24). «Граница 100 км для астронавтики» . Fédération Aéronautique Internationale . Получено 28 декабря 2020 года .
- ^ Jump up to: а беременный «DIY Balloon отправил 30 км» . Боинг . 26 октября 2007 г. Получено 2008-06-08 .
- ^ Jump up to: а беременный МакДермотт, Винсент (8 августа 2011 г.). «Космическая гонка за DIYERS» . Национальный пост . Архивировано из оригинала 2013-02-28 . Получено 2011-12-28 .
- ^ G. Pfotzer, « История использования воздушных шаров в научных экспериментах », Space Science Reviews 13: 2 с.200 (1972). Восстановился 11 февраля 2009 года
- ^ Jump up to: а беременный López-Urdiales, Хосе Мариано (2002-10-19). «Роль воздушных шаров в будущем развитии космического туризма» (PDF) . Хьюстон, Техас. Архивировано из оригинала (PDF) 2015-07-13 . Получено 2015-07-13 .
- ^ Леви, Стивен (14 июня 2013 г.). «Как Google будет использовать высокие воздушные шары для доставки Интернета в внутренние районы» . Проводной .
- ^ Бетанкур, Марк (июль 2015 г.). «Смотрите мир с 100 000 футов» . Воздух и космос . Получено 9 июля 2015 года .
- ^ Уолл, М. (2014). Мировое представление о экспериментах на лофт на испытательных рейсах на воздушных шарах в этом году. "Space.com." Получено с http://www.space.com/26658-world-view-balloon-research-flights.html
- ^ Правила безопасности гражданской авиации, подразделение 101.E - Бесплатные воздушные шары . Управление по безопасности гражданской авиации Австралии. 1998.
- ^ Кодекс федеральных правил, Раздел 14, гл. Я, субхапа. F, часть 101 . Государственное издательство США. 2020.
- ^ Мы послали чесночный хлеб на край космоса, затем съели его . Получено 2022-11-20 -через YouTube .
- ^ Gsbc, что такое высокий баллон, архивированный 2017-07-22 на The Wayback Machine . Получено 8 августа 2016 года.
- ^ Mocris, Луна, изображенная из полезной нагрузки Mocris . Земля Наука изображение дня (EPOD) 25 июня 2019 г.
- ^ UKHAS, руководство для начинающих по высокой воздушной воздушной воздушной шарике 2016-07-29 на The Wayback Machine . Получено 8 августа 2016 года.
- ^ Sóbester, András; Черски, Хелен; Заппони, Никколо; Кастро, Ян (2014-04-01). «Прогнозирование высокогорного газового воздушного шара: в модели Монте-Карло» . AIAA Journal . 52 (4): 832–842. Bibcode : 2014aiaaj..52..832s . Doi : 10.2514/1.J052900 . ISSN 0001-1452 .
- ^ «Радиоастрономия и отчеты о погоде» .
- ^ Первый воздушный шар г. . - 06 декабря 1964
- ^ «Полет на радио -воздушном шаре пересекает Атлантику, устанавливает записи» . Американская лига радио . 2011-12-15 . Получено 2011-12-15 .
- ^ Фернандес, Лиза (2011-12-15). «Две высокоэффективные группы в Силиконовой долине борются за запись» . Сан -Хосе Меркьюри Новости . Получено 2011-12-15 .
- ^ Бойл, Ребекка (2011-12-15). «Любительский радио -воздушный шарик летит из Калифорнии в Алжир» . Популярная наука . Получено 2011-12-15 .
- ^ Meadows, Ron (2011-12-12). «CNSP-11, K6RPT-11 Информация о полете» . Калифорнийский проект . Получено 2011-12-15 . [ Постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Воздушные шары, несущие любительские радиополезные нагрузки, все еще кружат по земле» . www.arrl.org .
- ^ «Партийный воздушный шар, несущий ветчину, кружит южное полушарие во второй раз» . arrl.org .
- ^ Тусли, Нэнси (1 марта 2012 г.). «Кевин Шмидт: высокие надежды» . Канадское искусство . Архивировано из оригинала 1 мая 2015 года . Получено 8 августа 2016 года .
- ^ Слоан, Барри. "Медведь домашняя страница" . Получено 19 мая 2013 года .
- ^ «Экспоратор скаутов 632 Slide Show» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2008-05-17.
- ^ Келер, Крис. «Ballonsat: миссии на краю пространства» . Университет штата Юта . 16 -я ежегодная конференция USU по небольшим спутникам . Получено 18 ноября 2015 года .
- ^ «Плюсрочный медвежьи джеки в космос» . www.stuff.co.nz . Получено 2024-03-07 .
- ^ Пултарова, Тереза (2023-05-26). «Посмотрите, как 1000 лего -космонавтов летят возле края пространства (видео)» . Space.com . Получено 2024-03-07 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Смитсоновский журнал. «10 странных вещей, которые люди отправили в стратосферу» . Смитсоновский журнал . Получено 2024-03-07 .
- ^ Forbes, Paula (2012-09-17). «Посмотрите, как целая пицца пережила поездку в космос» . Пожиратель . Получено 2024-03-07 .
- ^ Я отправил кусок пиццы в космос, затем съел ее , получил 2024-03-07
- ^ «Шеф -повар Эрик отправляет пиццу в пространство (и съешь ее потом)» . Jeugdjournaal.nl (на голландском языке). 2023-05-06 . Получено 2024-03-07 .
- ^ «Pasty, отправленная школьниками, является единственным успешным космическим запуском Cornwall на сегодняшний день» . Корнишские времена . 2023-01-11 . Получено 2024-03-07 .
- ^ 2,5 часа кадров по полету с неотредактированным хлебом , полученным 2024-03-07
- ^ Jump up to: а беременный Limpinsel, Moritz; Куо, Давей; Видж, Аарохи (июнь 2018 г.). «Умные моделирование солнечных спектров на стратосферной высоте и влияние на производительность выбранных солнечных элементов III-V» . 2018 IEEE 7 -й Всемирная конференция по фотоэлектрической энергетической конференции (WCPEC) (совместная конференция 45 -го IEEE PVSC, 28 -й PVSEC и 34 -й EU PVSEC) . IEEE. С. 3367–3373. doi : 10.1109/pvsc.2018.8547665 . ISBN 978-1-5386-8529-7 Полем
В среднем скорости ветра минимальны в нижней стратосфере, около 20 км. Плотность воздуха при 20 км составляет примерно 1/20, чем на уровне моря.
- ^ Бочча, Луиджи; Темп, паскуале; Amendola, Giandomenico; Ди Масса, Джузеппе (июль 2008 г.). «Низкие многолучевые антенны для систем определения отношения на основе GNSS, применяемых к высоким платформам» . GPS Solutions . 12 (3): 163–171. Bibcode : 2008gpss ... 12..163b . doi : 10.1007/s10291-007-0075-7 . ISSN 1080-5370 .
Средняя скорость ветра в стратосфере минимальна на высоте около 20 км. Значения варьируются в зависимости от сезона и местоположения. Источник: Национальная служба погоды (NWS)
- ^ Изе-Унсалан, Кунсель; Unsalan, Deniz (2011). «Низкая стоимость альтернативы для спутниковых воздушных шаров с ультра-высокой высотой». Материалы 5 -й Международной конференции по последним достижениям в области космических технологий - Rast2011 . IEEE . С. 13–16. doi : 10.1109/rast.2011.5966806 . ISBN 978-1-4244-9617-4 Полем S2CID 26712889 .
- ^ Zee, Chong-Hung (1989-04-30). Использование воздушных шаров для физики и астрономии . Спрингер. ISBN 9789027726360 Полем Получено 24 марта 2014 года .
- ^ «Геостационарные и полярные погодные спутники NOAA» . noaasis.noaa.gov. Архивировано из оригинала 25 августа 2018 года . Получено 24 марта 2014 года .
- ^ Эмили Каланрелли (19 января 2016 г.). «Аризона голосует за строительство космического космоса для космического воздушного шара» .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Spacenear.us Tracker Display текущих запусков воздушных шаров (архивировано 26 декабря 2008 г.)
- Библиотека Космического полета НАСА GODDARD Коллекция Balloon Balloon Collection (архивировано 13 февраля 2013 г.)
- Стратокат - стратосферные воздушные шары. История и присутствие их использования в области науки, военных и аэрокосмической промышленности
- Близко космическая книга на Parallax.com (архивировано 12 октября 2008 г.)
- Проект Калифорнии рядом с космическим проектом - Arhab Group, базирующаяся в Силиконовой долине, с первым успешным трансатлантическим воздушным шаром
- STRATOFOX Aerospace Team - команда по отслеживанию CNSP и другие воздушные шары и ракеты (Архивировано 12 февраля 2003 г.)