Supertrycksballong
En övertrycksballong (SPB) är en typ av aerostatisk ballong där ballongens volym hålls relativt konstant inför förändringar i omgivande tryck utanför ballongen och temperaturen på den inneslutna lyftgasen . Detta gör att ballongen kan hålla en stabil höjd under långa perioder. Detta till skillnad från mycket vanligare ballonger med variabel volym, som antingen bara är delvis fyllda med lyftgas eller tillverkade av mer elastiska material. Även kallade pumpa- eller ULDB-ballonger (Ultra Long Distance Balloons), de förseglade ballongkuverten har en pumpaform på flyghöjd.
Drift
I en ballong med variabel volym förändras lyftgasens volym på grund av uppvärmning och kylning i dygnscykeln . Cykeln förstoras av en växthuseffekt inuti ballongen, medan den omgivande atmosfäriska gasen är föremål för en mycket mer begränsad cyklisk temperaturförändring. När lyftgasen värms upp och expanderar förskjutningen av atmosfärisk gas, samtidigt som ballongens vikt förblir konstant. Dess flytförmåga ökar, och detta leder till en höjdhöjning om det inte kompenseras av ventilerande gas. Omvänt, om ballongen svalnar och tappar, blir det nödvändigt att släppa ut ballast . Eftersom både ballast och gas är ändliga finns det en gräns för hur länge en ballong med variabel volym kan kompensera för att stabilisera sin höjd.
Däremot upplever en övertrycksballong mindre höjdförändringar utan kompensationsmanövrar. Eftersom volymen av ballongen är mer begränsad, så är volymen luft som förskjuts av den. I enlighet med Arkimedes princip är den uppåtriktade kraften på ballongen lika med vikten av den förskjutna omgivande gasen. I detta fall är den omgivande gasen den atmosfäriska gasen som förskjuts av ballongen. Vikten av den förskjutna atmosfäriska gasen minskar när ballongen stiger, eftersom atmosfärens densitet minskar med ökande höjd . Så kraften som trycker ballongen uppåt minskar med höjden och på någon speciell höjd är den uppåtgående kraften lika med ballongens vikt. Som ett resultat förblir ballongen stabil i ett ändligt jämviktshöjdområde under långa perioder.
Nackdelen är att sådana ballonger kräver mycket starkare material än icke-trycksatta typer.
Ansökningar
Supertrycksballonger (SPB) används vanligtvis för extremt långvariga flygningar av obemannade vetenskapliga experiment i den övre atmosfären , där atmosfärsgastemperaturen är ganska stabil under dygnscykeln. 1985 användes sådana ballonger för flygrobotar som flög på en höjd av cirka 50 kilometer (160 000 fot) i atmosfären av Venus , i det internationella, sovjetledda Vega-programmet .
I februari 1974 försökte överste Thomas L. Gatch Jr, USAR att göra den första korsningen av Atlanten med ballong i en övertrycksballong som heter Light Heart . Efter förlusten av minst två av de tio ballongerna som gav lyft, och efter att ha avvikit väsentligt från kursen som överste Gatch hade planerat för att dra fördel av jetströmmen, var den senaste rapporterade observationen av Light Heart 1 610 kilometer (1 000 mi) väster om Kanarieöarna ; inga ytterligare spår av flygplanet hittades aldrig.
.jpg)
I mars 2015 lanserade NASA en SPB till en höjd av 110 000 fot (34 000 m) under 32 dagar från Nya Zeeland och landade den i Australien efter att en läcka upptäcktes. Detta var första gången en SPB flögs under en lång tid genom dag- och nattcykeln. När den var helt uppblåst var den lika stor som en fotbollsstadion.
Googles Project Loon använder kontrollerbara höjdövertrycksballonger för att uppnå flygningar på över 300 dagar.
SPB TRAVALB-2 överträffade tidigare antarktiska ballongflygningar genom att stanna på luften i 149 dagar, 3 timmar och 58 minuter efter uppskjutning från NASA:s Long Duration Balloon (LDB) plats vid LDB Camp, McMurdo Station , Antarktis. Operationen stöddes av National Science Foundation och United States Antarctic Program . Efter uppskjutningen av Travalb-1 lyfte Travalb-2 den 29 december 2019 för att testa NASA:s ballongförutsägelser i Antarktis och för att studera elektronförluster från jordens strålningsbälten.
Super -pressure Balloon-borne Imaging Telescope (SuperBIT) är iscensatt för en 30+ dagars flygning från NASA:s SPB-system i mars 2022. SuperBIT, som lanserades från Wānaka , Nya Zeeland, avser att dra fördel av dag- och nattcykler som möjliggörs av SPB för att erhålla rymdkvalitet, diffraktionsbegränsad avbildning från stratosfären.
Se även
externa länkar
- NASA övertrycksballong
- NASA Bild av dagen "Aloft" som visar en övertrycksballong över Antarktis.
- Notts supertrycksballong