Időjárás-lufi

A meteorológiai léggömb egy gáz ballonos használt területeken meteorológia és űrhajózás . Ez egy pilóta nélküli szabad léggömb, amelyet helyi mérésekhez használnak a légkörben, köszönhetően számos eszköznek, amelyet egy rádiószondának nevezett hüvelybe helyeztek , valamint egy radar reflektornak vagy egy radiolokációs rendszernek, amely követi azt, és ezért meghatározza a szél sebességét . Az időjárási léggömböt Gustave Hermite találta ki 1892-ben.

Legfőbb érdeke, hogy legalább 35  km-es magasságot tudjon elérni , a rekord 53  km , ezt nehezebb elérni hagyományosabb eszközökkel, például repülőgépekkel , és sokkal alacsonyabb áron, mint egy hangzó rakéta vagy műhold .

Sztori

A meteorológiai ismeretek fejlesztéséhez meg kell ismerni a szél, a hőmérséklet, a nyomás és a páratartalom változóit a földön és a magasságban egyaránt. A XIX .  Század végén a kutatóknak és a meteorológusoknak csak nagyon kevés adatuk van a felszínen. Gustave Hermite francia feltalálónak az volt az ötlete, hogy kiadjon egy léggömböt, amelyhez hangszereket fűz. A rádiót azonban még nem találták fel, ezeket a műszereket vissza kell szereznie úgy, hogy a ballon robbanása utáni esési pontot keresi. az 1892. szeptember 17, Hermite kiadja az első időjárási léggömbjét, amely petróleummal bevont papírból készült . Négy méter átmérőjű volt, és 1,2 kg-os higany-  barométert hordozott rajta .

Először lassan terjedt el az elképzelése, de olyan kutatók, mint Léon Teisserenc de Bort és Richard Aßmann , ennek a rendszernek köszönhetően felfedezték a tropopauzát , a sztratoszférát és a légkör többi rétegét. Néhány 1927-es teszt után Pierre Idrac és Robert Bureau kombinálta az érzékelőket egy kis lámpás rádióadóval, amely valós időben továbbította a mért értékeket a földre. A hőmérsékletmérést rádióval továbbító időjárási léggömb első repülését végrehajtják1929. január 17A Trappes . Az adatok helyreállítása már nem a léggömb roncsainak véletlenszerű visszanyerésétől függ, hanem a modern rádiószonda születése.

1940-ben a rádiószondák teljesen felváltották a repülőgépek meteográfjait a napi felmérésekhez. Innentől a meteorológusok az összegyűjtött információkat felhasználják a légköri keringés koncepcionális modelljének kidolgozására és az időjárás-előrejelzésbe történő beépítésére .

Típusok

Az időjárási léggömböknek többféle típusa van:

• A szokásos időjárási léggömbök általában héliummal vannak felfújva, és nagy magasságban jelentős terhelést jelentenek . A hidrogén használata a távoli állomásokon, mint a kanadai sarkvidéken , mert hidrolízissel könnyen és olcsón előállítható , így elkerülhető a hélium költséges szállítása, de kezelése kockázatosabb. A léggömböt úgy fújják fel, hogy az emelkedési sebessége körülbelül 5  m / s legyen . Zárt és rugalmas vegyületekből ( latex , neoprén vagy polietilén ) készül, ami azt jelenti, hogy általában 10 és 35 km közötti magasságban reped  . Az ezen a magasságon uralkodó nagyon alacsony nyomás miatt a burok szakadásig terjed, átmérője 400% -kal növekedhet;
• A nyitott léggömbök (vagy állandó hangerővel ) könnyű burkolatból állnak. Alul nyitottak, és így a hélium emelkedése közben kijönhet, ami megakadályozza, hogy a léggömb felrobbanjon a környező nyomás csökkenésével, és lehetővé teszi, hogy kevésbé ellenálló anyagokból készüljenek és olcsón állíthatók elő. Akár 45 km magasságot is elérhetnek,  és akár 4 napig is ott maradhatnak. Ez a fajta időjárási léggömb képviseli a tudományos környezetben indított léggömbök többségét;
• A túlnyomásos léggömbök héliummal töltött (vagy állandó ): Ezeket alkotja merev burkolat megakadályozza a repedés. Így hetekig tartózkodhatnak a légkörben - 10 és 20  km között -, és hosszú távú kísérleteket hajthatnak végre, képesek különböző terepeken átrepülni;
• Az infravörös léggömbök  : a borítékot gyakran aluminizálják, és lehetővé teszi a Nap IR- sugarainak bejutását , amely nagy magasságban is folyamatosan melegíti a léggömb levegőjét. Napközben a léggömb körülbelül 28 km-re emelkedik,  éjszaka pedig 20 km-re ereszkedik le  . Az ilyen típusú léggömbök nagy előnye nagyon hosszú élettartamuk; több hónapos repüléseket hajtottak végre, amelyek lehetővé teszik a világ többszöri bejárását;
• A kötött ballonok  : léggömbök kötött földet szállító eszközök értékeinek meghatározásához egy vagy több meteorológiai elemek magasba. Különösen mikro- és mezometeorológiai vizsgálatokhoz használják  ;
• A sárkányléggömbök  : a lekötött léggömbök speciális formája, amelyet a meteorológiai eszközök megközelítőleg állandó magasságában tartanak a légkörben;
• A tetraéderes léggömbök  : állandó térfogatú léggömb alakú tetraéderek jobban alkalmazkodnak a nagy magasságú repülőgépek karbantartásához, mert varrásaik erősebbek, mint a kerek léggömböké. A légtömegek mozgását állandó szinten követik;
• A léghajók  : léggömbös léghajók, amelyek műszerekkel vannak felszerelve a meteorológiai elemek magasba mérésére;
• A léggömbök rakéta  : Nagy magasságban mérőrendszer segítségével hangzó rakéta által hordozott egy nagy labdát és égetés mellett a maximális magasságot, amely elérheti a labdát.

Különböző alkatrészek

Az időjárási léggömb egy repülési láncból áll , amely a következőkből áll:

• Maga a labda, meghúzva a lánc többi részét;
• A ejtőernyő a legtöbb esetben, hogy egy sima származású  ;
• A transzponder , amely lehetővé teszi a légiforgalmi irányítók tudni álláspontját -, vagy a radar reflektor legegyszerűbb léggömbök;
• Egy vagy több nacella , amelyek gyakran a repülés különböző fázisaiban leválaszthatók, szükség esetén mindegyik ejtőernyőjével és / vagy saját transzponderével . Ez a kosár (a fonott kosarat kevesebbet használják, mint az egyszerű doboz) tartalmazza a kísérleteket.

Használ

A léggömbök használatának három kategóriája van:

• hagyományos tudományos és meteorológiai léggömbök;
• léggömbök az iskolák számára, például a francia Planète-Sciences program;
• amatőr léggömbök amatőr rádiós szervezetek , mint például a Ballons Haute Altitude France (BHAF), amely elősegíti a nem hirdet francia amatőr projekteket.

Tipikus felhasználás

A kísérleti léggömbök többségének célja a légkör tanulmányozása (például: az ózonréteg), és olyan szakemberek hajtják végre, mint a CNES vagy az egyetemek .

Vannak időjárási léggömbök is , amelyek célja az időjárás-előrejelzés elkészítésében segítséget nyújtó szél hőmérsékletének , páratartalmának , sebességének és erejének rögzítése  : ezeket rádiószondáknak nevezzük . Kibocsátások ilyen ballonok készülnek naponta kétszer 0  óra UT és 12-  pm GMT szerint a konvenció, a Meteorológiai Világszervezet . A világ minden országa részt vesz ezekben a kiadásokban, és az oldalak terjesztése megállapodások tárgyát képezi. Például Franciaországban hét rádióállomás működik.

Amatőr használat

Az időjárási léggömböket már régóta elindították a rádióamatőrök. Az 1970-es években például Franciaországban léteztek "ANJOU szondák", amelyek szélessávú amatőr rádiót továbbítottak a légkörbe, hogy lehetővé tegyék a távolsági rádiós kapcsolatokat. Mivel a léggömbtől látott horizontot az a reláció adja meg, ahol h a léggömb tengerszint feletti magassága, egy 35 000 méteres léggömb  horizontja 767  km-re van, és a rádió összeköttetés közvetlen kilátásban lehetséges, miközben a jel csillapítása lehetséges. a ballon adója által kibocsátott szint nagyon alacsony. Ez megmagyarázza, miért kiváló a földön kapott jel egy nagyon kis teljesítményű, 100–500 milliwattos adóhoz  . Ezért érdeklődik a rádióamatőrök rádiós és időjárási kísérletei iránt. d=4,1h{\ displaystyle \ scriptstyle d = 4,1 {\ sqrt {h}}}

Mivel a léggömb több hüvelyt képes hordozni, a színes ATV közvetlen televíziós kamerarendszer akár egyben is hordozható. Például egy amatőr rádiós fülke, amelyet egy iskolai fül és egy televíziós hüvely követ, jelentheti a ballon töltését. A hüvelyeket szétválaszthatjuk vagy összekapcsolhatjuk, így egy kompakt tömb képződik, amelynek oldala körülbelül 30  cm . A gömb, a kosár és a tartozékok össztömege nem haladhatja meg a 4  kg-ot . Az amatőr léggömböket amatőr rádiószövetségek engedik szabadjára, ha a fedélzeten vannak adók. Nem lehetnek léggömbök, amelyeket elszigetelt, be nem jelentett és illetéktelen személyek indítanak az űrbe. Diákok, tanárok, amatőrök és rádióamatőrök bekapcsolódhatnak ugyanabba a projektbe, és csapatként dolgozhatnak, hogy befejezzék a projektet és jelentést tegyenek róla a polgári repülés felé.

Más amatőr rádiószövetségeknek nem feltétlenül van projektjük az iskolákkal, de erőfeszítéseik minden szakaszában nagy a közönség, beleértve a fiatalokat is (pl. BOUFIGO léggömbök a Marseille régióban ). Gyakran együttműködnek más szervezetekkel, például a polgári biztonsággal . A fő hüvely VHF vagy UHF adóval van felszerelve. Franciaországban a fenntartott frekvencia 144,650  MHz az IARU nemzetközi egyezményei szerint . A 434,650 MHz körüli frekvenciákat széles körben használják az egész világon. A felfelé irányuló repülési útvonalon történő adások felhasználhatók a fedélzeti tapasztalatok végrehajtására az erőelemekkel, például relékkel, szervomotorokkal vagy más interaktív rendszerekkel. A rádióamatőrök kísérletezhetnek és újíthatnak héliummal vagy napgömbbel, ha a ballon magasságát egy szelepen keresztül szabályozzák. Egyszerre és nagyon pontos magasságban hajthatják végre a boríték leesését vagy törését. Végül lehetséges a léggömb pályájának távoli módosítása az upstream UHF vagy VHF csatorna segítségével, amely a kódolt adatokat továbbítja a ballonhoz. A felhasználók megfelelő szoftverrel követhetik nyomon a léggömb mozgását az alaptérképen, mert az adóhoz és az APRS interfészhez társított GPS modul lehetővé teszi a gondola pontos valós idejű lokalizálását szinte az egész repülés során 1996 óta Franciaországban. A helyreállítási arány ezután elérheti a 100% -ot az interneten elérhető, egyre megbízhatóbb szél-előrejelzéseket alkalmazó pálya-előrejelzéseknek köszönhetően. Ezeknek az előrejelzéseknek és a repülés közbeni GPS-adatoknak köszönhetően néha 250–500 méteres pontossággal lehet megszerezni az esési pontot. Az amatőr rádió-helyreállító csapatok a léggömb megérkezése előtt gyakran az esés helyszínén tartózkodnak, hogy biztosítsák a berendezések visszanyerését a nacellából. A polgári biztonsági rádióamatőrök gyakran vesznek részt a természetben folyó kutatóképzés gyakorlásában. Lásd: FNRASEC.

Az időjárási léggömbök nagyszerű vektorok a kísérletekhez. Éppen ezért például a franciaországi CNES lehetővé teszi a fiatalok számára, hogy a Planète Sciences szövetséggel együttműködve saját tapasztalataikat alkothassák meg az „A labda az iskolába” program részeként. " Ezeket egy kosárra akasztják egy latex lufi alatt, amely 25-30 km magasságot érhet el  . Ezek a sok iskolában már elvégzett kísérletek (~ 150 évente) lehetővé teszik a diákok számára, hogy tanulmányozzák a légkört, a szennyezést, fényképezzenek vagy filmezzenek különböző magasságokban. Ezeknek a projekteknek a tanév elején kell kezdődniük, és a kiadás márciustól májusig történik. Statisztikailag és a nacellára helyezett matricának köszönhetően 3-ból 2 léggömb kerül elő. A talajkutatást hagyományos irányítással végzik - rádióamatőrök végzik, akik az iskolák kérésére megszervezik a gyógyulást. A hüvelyek helyreállítási aránya ebben az esetben is elérheti a 100% -ot.

Az akció kamerák megjelenése óta az amatőrök vagy a szakosodott vállalatok az időjárási léggömbök használatát elterelték, hogy elérjék a sztratoszférát, és látványos képeket készítsenek tárgyakról, márkákról vagy logókról.

Megjegyzések és hivatkozások

• Francia törvény: 1995. február 20 az űrtudomány és a technológia terminológiájához kapcsolódóan.

1. Meteorológiai Világszervezet , „  Weather balloon  ” , Meteorology Glossary , Eumetcal (hozzáférés : 2013. november 26. )
2. "  A harmadik dimenzió meghódítása: Rádioszondázs  " , A légkör mérése , Météo-France (hozzáférés : 2013. november 26. )
3. "  A harmadik dimenzió meghódítása: A hangzó lufik  " , A légkör mérése , Météo-France (megtekintés : 2013. november 26. )
4. (in) „  Kutatás léggömb úszó fölött 50km Altitude  ” , ISAS, JAXA (megajándékozzuk 1 -jén február 2018 ) .
5. "Bureau (Robert)" (2007. október 29-i verzió az Internetes Archívumban ) , Météo-France
6. Meteorológiai Világszervezet , "  Meteorological Balloon  " , Eumetcal (hozzáférés : 2013. november 26. )
7. Meteorológiai Világszervezet , "  állandó térfogatú léggömböt ,  " a Eumetcal (elérhető november 26, 2013 )
8. Meteorológiai Világszervezet , „  kiegyensúlyozott léggömb ,  ” a Eumetcal (elérhető november 26, 2013 )
9. Meteorológiai Világszervezet , „  Tethered Balloon Survey  ” , Eumetcal (hozzáférés : 2013. november 26. )
10. Meteorológiai Világszervezet , „  Ballon Cerf-repülő  ” , a Eumetcal (elérhető november 26, 2013 )
11. Meteorológiai Világszervezet , "  Tetrahedral Balloon  " , Eumetcal (hozzáférés : 2013. november 26. )
12. (in) JK Angell és DH Pack , "  Alacsony szintű állandó térfogatú léggömb (tetroon) járatok elemzése Wallops-szigetről  " , Journal of Atmospheric Sciences , AMS , vol.  19, n o  1,1962. január( ISSN  1520-0469 , összefoglaló , online [PDF] , hozzáférés : 2013. november 26. )
13. Meteorológiai Világszervezet , "  Léghajó felmérés ,  " a Eumetcal (elérhető november 26, 2013 )
14. Meteorológiai Világszervezet , "  Rocket Balloon Survey  " , Eumetcal (hozzáférés : 2013. november 26. )
15. "  Un Ballon Pour l'École (UBPE)  " , Planète sciences (hozzáférés : 2013. november 26. )
16. Méprises Du Ciel, "  Amatőr videó egy Legóval  " , a youtube.com- on ,2017. augusztus 18
17. „  Márkák piacra dobását kínáló vállalat a sztratoszférában  ” , a publicom.space oldalon (hozzáférés : 2020. június 30. )

Lásd is

Kapcsolódó cikkek

• Rádiószonda
• Magaslégkörtan
• Rádiószondás vadász

Külső linkek

• [1] http://www.radioamateurs-france.fr/
• [2] https://ballonssondes.wordpress.com/
• [3] https://ukhas.org.uk/ UKHAS angol szomszédainknak.
• [4] http://www.swiss-strato.com/ Svájci Strato Egyesület
• en) „  SQ6KXY Radiosonde Tracker Database  ” , összesítő az időjárási léggömbök amatőrök általi nyomon követésére.

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">