Sääpallo

Sää ilmapallo on kaasupallolla käytetty aloilla meteorologian ja astronautiikan . Se on miehittämätön vapaa ilmapallo, käytetään tekemään paikallisia mittauksia ilmakehässä ansiosta useita välineitä laittaa aluksella pod kutsutaan radiosondin , sekä tutka heijastin tai radiopaikannuksen järjestelmä noudattaa sitä ja siksi määrittämään tuulen nopeus . Gustave Hermite keksi sääpallon vuonna 1892.

Sen tärkein tavoite on saavuttaa vähintään 35 km: n korkeus , ennätys 53 km , jota on vaikea saavuttaa tavanomaisemmilla keinoilla, kuten lentokoneilla , ja hinta on paljon alhaisempi kuin kuulostava raketti tai satelliitti .

Tarina

Meteorologian tietämyksen kehittäminen edellyttää tuulen, lämpötilan, paineen ja kosteuden muuttujien tuntemista sekä maassa että korkeudessa. Vuoden lopulla XIX : nnen vuosisadan , tutkijat ja meteorologit ovat vain hyvin harva tietoja pinnalla. Ranskalaisella keksijällä Gustave Hermiteellä oli ajatus vapauttaa ilmapallo, johon hän kiinnitti instrumentit. Radiota ei kuitenkaan vielä ole keksitty, hänen on palautettava nämä instrumentit etsimällä putoamispistettä ilmapallon räjähdyksen jälkeen. 17. syyskuuta 1892, Hermite vapauttaa hänen ensimmäinen säähavaintopallo tehty paperista päällystetty öljy . Se oli neljä metriä halkaisijaltaan ja kuljetti 1,2 kg elohopeaa barometri .

Hänen ideansa levisi aluksi hitaasti, mutta tutkijat, kuten Léon Teisserenc de Bort ja Richard Aßmann , löysivät järjestelmän ansiosta tropopaussin , stratosfäärin ja muut ilmakehän kerrokset. Muutaman vuoden 1927 testin jälkeen Pierre Idrac ja Robert Bureau yhdistivät anturit pieneen lamppulähettimeen, joka välitti mitatut arvot reaaliajassa maahan. Lämpötilan mittauksen radiolähetyksenä edelleenlähettävän sääpallon ensimmäinen lento suoritetaan17. tammikuuta 1929in Trappes . Tiedon palautus ei ole enää riippuvainen ilmapallojätteiden satunnaisesta palautumisesta, se on nykyaikaisen radiosondin syntymä.

Vuonna 1940 radiosondit korvaavat lentokoneiden meteografit kokonaan päivittäisiin tutkimuksiin. Sieltä meteorologit käyttävät kerättyjä tietoja kehittäen käsitteellisen ilmakierron mallin ja integroimalla sen sääennusteeseen .

Tyypit

Sään ilmapalloja on useita erilaisia:

Normaalit ilmapallot täytetään yleensä heliumilla ja ne kuljettavat merkittäviä kuormia suurella korkeudella. Käyttäen vetyä on etäasemien, kuten Kanadan arktisilla alueilla , koska se on helppo ja halpa valmistaa, jonka hydrolyysi , jolloin vältetään kalliit kuljetus heliumia, mutta sen käsittely on riskialtista. Ilmapallo täytetään niin, että nousunopeus on noin 5 m / s . Se on suljettu ja valmistettu joustavista yhdisteistä ( lateksi , neopreeni tai polyetyleeni ), mikä tarkoittaa, että se puhkeaa yleensä 10-35 km: n korkeudessa . Koska hyvin alhainen paine , joka vallitsee näillä korkeuksilla, kirjekuoren pullistuu kunnes murtuminen, sen halkaisijan ollessa voi kasvaa 400%;
Avoin ilmapalloja (tai vakiotilavuudessa ), joka koostuu valoa kirjekuori. Ne ovat pohjassa avoimia ja antavat siten heliumin tulla ulos nousun aikana, mikä estää ilmapalloa räjähtämästä ympäröivän paineen pudotuksen kanssa ja mahdollistaa niiden suunnittelun vähemmän kestävistä materiaaleista ja halpojen valmistaa. He voivat saavuttaa korkeintaan 45 km korkeudessa ja pysyä siellä jopa 4 päivää. Tämäntyyppinen sääpallo edustaa suurinta osaa tieteellisessä ympäristössä käynnistetyistä ilmapalloista;
Paineistettu ilmapalloja täytetty heliumilla (tai vakio ): Nämä on muodostettu jäykästä kotelo estää halkeaman. He voivat siten viettää viikkoja ilmakehässä - 10–20 km - ja sallia pitkäaikaisten kokeiden suorittamisen lentäen eri maastojen yli;
Infrapuna ilmapalloja : kirjekuori on usein aluminoitu ja mahdollistaa pääsyn säteet IR ja Sun , joka lämmittää ilmaa ilmapallo jatkuvasti jopa korkealla. Päivällä ilmapallo nousee noin 28 km: iin ja laskeutuu yöllä 20 km: iin . Tämäntyyppisten ilmapallojen suuri etu on niiden erittäin pitkä käyttöikä; Useita kuukausia kestävät lennot on jo suoritettu ja ne mahdollistavat kiertämisen ympäri maailmaa useita kertoja;
Vankeudessa ilmapalloja : ilmapalloja sidottu maahan kuljettaa välineitä arvojen määrittämiseksi yhden tai useamman meteorologisten elementtejä korkealla. Sitä käytetään erityisesti mikro- ja mesometeorologisiin tutkimuksiin ;
Leija ilmapalloja : erityinen muoto kytkettynä ilmapalloja käytetään pitämään säähavaintolaitteet lähes vakionopeudella korkeus ilmakehässä;
Tetraedrielementtiverkossa ilmapalloja : vakiotilavuudessa ilmapallo muodossa tetraedrielementtiverkossa paremmin säilyttämään korkeilla lentokoneiden koska niiden saumat ovat vahvempia kuin pyöreitä palloja. Niitä käytetään seuraamaan ilmamassojen liikkeitä tasaisella tasolla;
Ilmalaivat : ilmapallot ilmalaivat varustettu mittaus- meteorologisten elementtejä korkealla;
Ilmapalloja raketti : Korkea korkeudenpitoon käyttäen luotainraketti kuljettaa suuri pallo ja ampua lähellä maksimikorkeus voi nousta pallo.

Erilaiset komponentit

Sään ilmapallo koostuu lentoketjusta , joka koostuu:

Pallo itse vetämällä ketjun loppuosan;
Laskuvarjo useimmiten mahdollistamaan sujuvan laskeutuminen ;
Transponderi mahdollistaa lennonjohtajien tietää asemansa - tai tutkaheijastimella yksinkertaisin ilmapallot;
Yksi tai useampi nauha , joka voidaan usein irrottaa lennon eri vaiheissa, tarvittaessa kukin omalla laskuvarjollaan ja / tai omalla transponderillaan . Koe sisältää korin (pajukoraa käytetään vähemmän kuin yksinkertainen laatikko).

Käyttää

Sääpallojen käyttöä on kolme luokkaa:

tavanomaiset tieteelliset ja meteorologiset ilmapallot;
ilmapallot kouluille, kuten Planète-Sciences -ohjelma Ranskassa;
amatööri-ilmapallot yhdessä amatööri- radioyhdistysten kanssa , kuten Ballons Haute Altitude France (BHAF), joka auttaa muita kuin mainostavia ranskalaisia amatööriprojekteja.

Tyypillinen käyttö

Suurimmalla osalla kokeellisista ilmapalloista on tarkoitus tutkia ilmakehää (esimerkiksi otsonikerros), ja niitä toteuttavat ammattilaiset, kuten CNES tai yliopistot .

Myös sää ilmapalloja , jonka tarkoituksena on tallentaa lämpötilaa , kosteutta , nopeus ja voima tuulet , jotka auttavat valmistelussa sääennusteita : näitä kutsutaan radiosondeja . Näiden ilmapallojen päästöt tehdään kahdesti päivässä 0 h UT ja 12 pm GMT Maailman meteorologisen järjestön yleissopimuksen mukaisesti . Kaikki maailman maat osallistuvat näihin julkaisuihin, ja sivustojen jakaminen on sopimusten kohteena. Esimerkiksi Ranskassa on seitsemän radiosondiasemaa.

Amatöörikäyttö

Radioamatöörit ovat jo pitkään laukanneet sääpallot. Esimerkiksi Ranskassa 1970-luvulla oli "ANJOU-koettimia", jotka kuljettivat laajakaistaisen amatööriradioreleen ilmakehään sallimaan kaukopuhelinradioyhteydet. Koska ilmapallosta nähtävän horisontin antaa suhde, jossa h on ilmapallon korkeus, 35 000 metrin korkeudessa olevan ilmapallon horisontti on 767 km: n päässä ja radiolinkki suorassa näkymässä on mahdollista samalla, kun signaalin vaimennus Ilmapallon lähettimen lähettämä ääni on hyvin matala. Tämä selittää, miksi maahan vastaanotettu signaali erittäin pienitehoiselle lähettimelle, joka on 100-500 milliwattia, on erinomainen. Tästä syystä kiinnostus radioamatöörien radio- ja sääkokeiluihin. ${\ displaystyle \ scriptstyle d = 4,1 {\ sqrt {h}}}$

Koska ilmapallo voi kuljettaa useita palkoja, täysvärinen ATV-televisiokamerajärjestelmä voidaan jopa kuljettaa yhdessä. Esimerkiksi amatööri radiopalkki, jota seuraa koulupalkki ja televisio, voi muodostaa ilmapallon latauksen. Palot voidaan erottaa tai liittää yhteen muodostaen pienikokoisen palan, jonka sivu on noin 30 cm . Pallon, korin ja lisävarusteiden kokonaispaino ei saa ylittää 4 kg . Amatööriradioyhdistykset vapauttavat amatööripallot, kun aluksella on lähettimiä. Yksittäiset, ilmoittamattomat ja luvattomat henkilöt eivät voi laukaista ilmapalloja päästää avaruuteen. Opiskelijat, opettajat, amatöörit ja radioamatöörit voivat olla mukana samassa projektissa ja työskennellä tiiminä projektin loppuun saattamiseksi ja raportoimiseksi siviili-ilmailulle.

Muilla radioamatööriliitoilla ei välttämättä ole hanketta koulujen kanssa, mutta suuri yleisö on läsnä kaikissa ponnistelujen vaiheissa, mukaan lukien nuoret (esimerkiksi BOUFIGO-ilmapallot Marseillen alueella ). He työskentelevät usein yhdessä muiden organisaatioiden, kuten siviiliturvallisuuden, kanssa . Pääkotelossa on VHF- tai UHF-lähetin. Ranskassa varattu taajuus on 144,650 MHz kansainvälisten IARU- sopimusten mukaan . Taajuuksia noin 434,650 MHz käytetään laajasti ympäri maailmaa. Lähetyksiä ylöspäin suuntautuvan lentoradan aikana voidaan käyttää aluksella tehtäviin kokemuksiin voimakomponenteista, kuten releistä, servomoottoreista tai muista vuorovaikutteisista järjestelmistä. Radioamatöörit voivat kokeilla ja innovoida helium- tai aurinkopallojen kanssa säätämällä ilmapallon korkeutta venttiilin kautta. He voivat myös suorittaa kirjekuoren pudotuksen tai purskeen kerrallaan ja erittäin tarkalle korkeudelle. Lopuksi on mahdollista modifioida ilmapallon liikerata etäältä käyttämällä ylävirran UHF- tai VHF-kanavaa, joka lähettää koodatun datan ilmapallolle. Käyttäjät voivat seurata ilmapallon liikettä peruskartalla käyttämällä sopivaa ohjelmistoa, koska lähettimeen ja APRS- liitäntään liittyvä GPS- moduuli mahdollistaa gondolin tarkan reaaliaikaisen paikannuksen melkein koko lennon aikana Ranskassa vuodesta 1996. Elpymisaste voi sitten nousta 100%: iin Internetissä saatavien yhä luotettavampien tuuliennusteiden ansiosta. Kaatumispiste voidaan joskus saada tarkkuudella, joka on luokkaa 250-500 metriä näiden ennusteiden ja lennon aikana saatujen GPS-tietojen ansiosta. Amatööriradion palautusryhmät ovat usein kaatumispaikalla ennen ilmapallon saapumista varmistaakseen laitteiden palautumisen gondolista. Siviiliturvallisuusradioamatöörit osallistuvat usein luontotutkimuksen harjoitteluun. Katso FNRASEC.

Sään ilmapallot ovat hyviä vektoreita kokeisiin. Siksi esimerkiksi Ranskassa CNES antaa yhteistyössä Planète Sciences -yhdistyksen kanssa nuorille mahdollisuuden luoda omia kokemuksiaan "A ball for school" -ohjelmassa. " Nämä ripustetaan sitten koriin lateksipallon alle, joka voi nousta 25-30 km : n korkeuteen. Nämä jo monissa kouluissa tehdyt kokeet (~ 150 vuodessa) antavat opiskelijoille mahdollisuuden tutkia ilmakehää, saasteita, ottaa valokuvia tai elokuvia eri korkeuksilla. Näiden projektien on aloitettava lukuvuoden alussa, ja julkaisu tapahtuu maaliskuusta toukokuuhun. Tilastollisesti ja nauhalle asetetun tarran ansiosta talteen saadaan 2 ilmapalloa 3. Maaperätutkimus tehdään tavanomaisella suunnalla - löytö tapahtuu radioamatöörien toimesta, jotka järjestävät palautumisen koulujen pyynnöstä. Palkojen palautumisaste voi myös saavuttaa 100% tässä tapauksessa.

Koska tulo toiminnan kameroiden , harrastelijoita tai erikoistuneet yritykset ovat kääntäneet käyttöä sääpallojen päästä stratosfääriin ja tuottaa näyttäviä esineiden kuvia, tuotemerkkejä tai logoja.

Huomautuksia ja viitteitä

Ranskan laki: 20. helmikuuta 1995 liittyvät avaruustieteen ja -teknologian terminologiaan.

Maailman meteorologinen järjestö , “ Weather balloon ” , Meteorology Glossary , Eumetcal (tarkastettu 26. marraskuuta 2013 )
" Kolmannen ulottuvuuden valloitus: Radiosondage " , Mittaa ilmakehää , Météo-France ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
" Kolmannen ulottuvuuden valloitus: Kuulavat ilmapallot " , Mittaa ilmakehää , Météo-France ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
(in) " tutkimus Ilmapallo Float yli 50km Korkeus " , Institute of Space ja Astronautical Science, JAXA (tutustuttavissa 1 kpl helmikuu 2018 ) .
"Bureau (Robert)" (versio 29. lokakuuta 2007 Internet-arkistossa ) , Météo-France
Maailman meteorologinen järjestö , " Meteorological Balloon " , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , " Constant volume balloon " , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , ” Constant level balloon ” , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , " Tethered Balloon Survey " , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , “ Ballon cerf-flying ” , Eumetcalilla (tarkastettu 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , " Tetrahedral Balloon " , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
(in) JK Angell and DH Pack , " Analysis of low-level Constant Volume Balloon (tetroon) Flights from Wallops Island " , Journal of Atmospheric Sciences , AMS , voi. 19, n o 1,tammikuu 1962( ISSN 1520-0469 , yhteenveto , lue verkossa [PDF] , käytetty 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , " Airship Survey " , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
Maailman meteorologinen järjestö , " Rocket Balloon Survey " , Eumetcal ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
" Un Ballon Pour l'École (UBPE) " , Planète sciences ( katsottu 26. marraskuuta 2013 )
Méprises Du Ciel, " Amateur video with a Lego " , youtube.comissa ,18. elokuuta 2017
" Yritys, joka tarjoaa tuotemerkkien lanseerauksen stratosfäärissä " , publicom.space-sivustolla ( luettu 30. kesäkuuta 2020 )

Katso myös

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit

[1] http://www.radioamateurs-france.fr/
[2] https://ballonssondes.wordpress.com/
[3] https://ukhas.org.uk/ UKHAS englantilaisille naapureillemme.
[4] http://www.swiss-strato.com/ Sveitsin Strato -yhdistys
(en) " SQ6KXY Radiosonde Tracker Database " , aggregaattori harrastajien sääpallojen seuraamiseen.