Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Воздушный шар сверхвысокого давления в полете
Профиль полета баллонов сверхвысокого давления и баллонов нулевого давления

Избыточное давление воздушного шар (СПБ) является стилем аэростатического воздушного шара , где объем воздушного шара удерживается относительно постоянная в условиях изменения давления окружающей среды вне баллона, а температура содержащегося подъема газа . Это позволяет воздушному шару сохранять стабильную высоту в течение длительного времени. Это контрастирует с гораздо более распространенными воздушными шарами переменного объема, которые либо только частично заполнены подъемным газом, либо сделаны из более эластичных материалов. Также называемые воздушными шарами из тыквы или сверхдальних воздушных шаров (ULDB), запечатанные оболочки воздушных шаров имеют форму тыквы на высоте полета. [1]   В баллоне переменного объема объемизменения подъемного газа из-за нагрева и охлаждения в суточном цикле. Цикл усиливается парниковым эффектом внутри воздушного шара, в то время как окружающий атмосферный газ подвержен гораздо более ограниченному циклическому изменению температуры. По мере того, как подъемный газ нагревается и расширяется, вытеснение атмосферного газа увеличивается, в то время как вес баллона остается постоянным. Его плавучесть увеличивается, и это приводит к увеличению высоты, если это не компенсируется выпуском газа. И наоборот, если баллон остывает и падает, возникает необходимость сбросить балласт.. Поскольку и балласт, и газ ограничены, существует предел того, как долго воздушный шар с переменным объемом может компенсировать, чтобы стабилизировать свою высоту. Напротив, аэростат сверхдавления будет гораздо меньше менять высоту без компенсационных маневров. [2]

Поскольку объем воздушного шара более ограничен, объем вытесняемого им воздуха также ограничен. В соответствии с принципом Архимеда сила , направленная вверх на воздушный шар, равна весу вытесненного окружающего газа. Но вес атмосферного газа уменьшается по мере подъема шара, потому что его плотность уменьшается с увеличением высоты . [3] Таким образом, сила, толкающая воздушный шар вверх, уменьшается с высотой, и на некоторой определенной высоте сила, направленная вверх, будет равна весу воздушного шара. В результате воздушный шар будет устойчивым в конечном диапазоне равновесных высот в течение длительных периодов времени.

Недостатком является то, что для таких воздушных шаров требуются гораздо более прочные материалы, чем для негерметичных.

Приложения [ править ]

Сверхвысокие воздушные шары (SPB) , как правило , используются для очень длительных полетов беспилотных научных экспериментов в верхних слоях атмосферы , [2] , где температура воздуха газа достаточно стабильна через суточный цикл. [4] В 1985 году такие воздушные шары использовались для полета аэроботов на высоте около 50 километров (160 000 футов) в атмосфере Венеры в рамках международной советской программы Vega .

В феврале 1974 года полковник Томас Л. Гатч-младший из USAR попытался совершить первое пересечение Атлантики на воздушном шаре сверхдавления под названием Light Heart . После потери как минимум двух из десяти воздушных шаров, которые обеспечивали подъем, и после существенного отклонения от курса, намеченного полковником Гэтча, чтобы воспользоваться реактивным потоком , последнее сообщение о появлении Light Heart было на расстоянии 1610 километров (1000 миль). к западу от Канарских островов ; никаких дальнейших следов самолета обнаружено не было. [5]

Воздушный шар сверхвысокого давления НАСА в аэропорту Ванака, Новая Зеландия

В марте 2015 года НАСА запустило СПБ на высоту 110000 футов (34000 м) в течение 32 дней из Новой Зеландии и приземлилось в Австралии после обнаружения утечки. [6] Это был первый длительный полет на СПБ в дневном и ночном цикле. В полностью надутом состоянии он был размером с футбольный стадион.

Project Loon от Google использует воздушные шары сверхдавления для полетов продолжительностью более 200 дней. [7]

SPB TRAVALB-2 превосходил предыдущие антарктические полеты на воздушном шаре, оставаясь в воздухе в течение 149 дней, 3 часа и 58 минут после старта из НАСА Balloon (БОД) сайта Long Duration в БОД лагеря станции Мак - Мердо , Антарктида. Операция была поддержана   Национальным научным фондом и Антарктической программой США .  [8] После прерывания запуска Travalb-1, Travalb-2 стартовал 29 декабря 2019 года, чтобы проверить прогнозы НАСА по траектории воздушного шара в Антарктиде и изучить потери электронов из радиационных поясов Земли. [9]


См. Также [ править ]

  • Columbia Scientific Balloon Facility
  • Методика глобального горизонтального зондирования
  • Небесный якорь

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Научные воздушные шары" . NASA.gov . НАСА . Дата обращения 14 июля 2020 .
  2. ^ a b «Успешный полет прототипа воздушного шара сверхдавления НАСА в Антарктиде» . space-travel.com . 27 января 2009 г.
  3. ^ Шелквист, Ричард (2010). «Введение в расчет плотности воздуха и плотности на высоте» . Shelquist Engineering .
  4. ^ Зайдель, Дайан Дж .; Бесплатно, Мелисса; Ван, Цзюньхун (2005). «Суточный цикл температуры воздуха на высотах, оцененный с помощью радиозондов» (PDF) . Журнал геофизических исследований . Американский геофизический союз . 110 (D9). DOI : 10.1029 / 2004JD005526 .
  5. ^ "Частный полет: попытка трансатлантического воздушного шара" . Международный рейс . IPC Transport Press Ltd. 105 (3390): 263. 1974 . Проверено 30 июня 2011 .
  6. ^ Chirgwin, Ричард (28 апреля 2015). «НАСА« НЛО »обнаруживает утечку, приземляется в глубинке Австралии: полет на воздушном шаре сверхвысокого давления прекращен, через 32 дня после запланированного 100-дневного полета» . Реестр .
  7. ^ "LinkedIn:" Встречайте систему полета P-496 " " . www.linkedin.com . Проверено 24 июля 2019 .
  8. ^ «Сайт НАСА Long Duration Balloon (LDB) в лагере LDB, станция Мак-Мердо» . csbf.nasa.gov . НАСА . Дата обращения 14 июля 2020 .
  9. ^ «Кампания НАСА в Антарктиде (IV)» . stratocat.com . Stratocat.com . Дата обращения 14 июля 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Воздушный шар сверхдавления НАСА
  • НАСА Изображение дня "Вверху", показывающее воздушный шар сверхдавления над Антарктидой.
  • Баллон сверхвысокого давления Нотта