El مسبار البالون أو بالون الستراتوسفير هو بالون قادر على التحرك على طول الستراتوسفير للحصول على معلومات حول البيئة. يقع الستراتوسفير على ارتفاع يتراوح بين 11 و 50 كيلومترًا حيث توجد طبقة الأوزون. إن ما يميز بالون المسبار هو أنه يعمل كأداة بحث علمي بفضل قدرته على أداء رحلات جوية مستقرة لفترة طويلة في جزء كبير من الغلاف الجوي. لا يمكن للمركبات الأخرى مثل الطائرات أو صواريخ المسبار أن تظل مرتفعة بما يكفي لفترات زمنية للحصول على معلومات كافية.
سنشرح في هذه المقالة جميع الميزات والمرافق وكيفية استخدام مسبار البالون.
الملامح الرئيسية
تعتمد عملية تشغيل هذا البالون الجوي على مبدأ أرخميدس. فهو يستفيد من الدفع الصاعد الذي يمارسه غاز أخف من الهواء. على العموم، يستخدم الهيدروجين أو الهليوم بنسب كافية بحيث يمكنك توسيع المدفأة في الغلاف الجوي. يحتوي على نظام مكون من عنصرين رئيسيين: البالون نفسه وما يسمى بقطار الطيران حيث توجد الأدوات اللازمة للحصول على معلومات من التحقيق.
دعونا نرى الأدوات التي لديك للحصول على المعلومات:
- لديها آلية تعمل على فصل الحمولة.
- لديها المظلة لتكون قادرة على استعادة الأدوات شيئا فشيئا ودون إتلافها.
- لديها نظام اتصالات لتكون قادرة على استقبال ونقل الأوامر على الفور لكليهما العالم وكذلك الأدوات الموجودة على متن الطائرة.
- نظام القياس عن بعد قادر على قياس ارتفاع ودرجة حرارة وضغط وموضع النظام بأكمله بدقة كبيرة في أي ارتفاع.
- لديها عاكس سلبي مثل الرادار.
- لديها آليات مختلفة لاختيار الصابورة.
- مصدر الطاقة الرئيسي هو البطاريات ، وللرحلات الطويلة ، الألواح الشمسية.
اعتمادًا على طبيعة الملاحظات، يتم عادةً وضع الحمولة في هيكل حاوية يسمى الجندول. يمكن استخدام الجندول في المقام الأول لحماية أدوات القياس. يتم استخدام هذا الجهاز لتخفيف الصدمة عند الهبوط أو يكون مفيدًا كإضافة إلى آليات التصويب عالية الدقة أو الحاويات المضغوطة.
أنواع مسبار البالون
هناك أنواع عديدة من القسطرة البالونية حسب الهدف الرئيسي. بصرف النظر عن الأصناف الموجودة من حيث الشكل أو الحجم أو المادة أو طريقة البناء ، سنقتصر على تقسيم أنواع بالونات المسبار وفقًا لوظائفها. توجد بالونات مسبار مفتوحة ومغلقة.
تُعرف البالونات الجوية المفتوحة أيضًا باسم بالونات الضغط الصفري. أنها تحتوي على قاع مفتوح بحيث عندما يرتفع الغاز فإنه يتمدد حتى يصل إلى حالة من التوازن بين الضغط الخارجي والضغط الداخلي. يتم تعويض أي زيادة في الضغط الداخلي بسبب التسخين الناتج عن الشمس تلقائيًا عن طريق التهوية الطبيعية للغاز من الأسفل أو عن طريق أنابيب التهوية المرفقة به.
البالونات ذات المسبار المغلق هي تلك المعروفة باسم الضغط الفائق. وهي عبارة عن حجرات مغلقة تمامًا ومضادة للماء، مما يمنع دخول الهواء أو خروج الغاز. عندما يحدث زيادة في الضغط الداخلي أثناء الصعود، يتم دعم ذلك بواسطة الغلاف المعزز للبالون. هذا الغلاف قادر على التوسع إلى حد يصل فيه إلى أقصى نقطة له ويدخل في حالة من التوازن، مما يمنع نفسه من الارتفاع أكثر.
المواد والبناء
بالون المجس مصنوع من مواد مختلفة ذات طبيعة بلاستيكية. واحد منهم هو البولي إيثيلين والتركيبات الأخرى متعددة الطبقات بمركبات مختلفة مشتقة منها. عادة ما يتم معالجته بأفلام لا يتجاوز سمكها بضعة ميكرونات. وهذا يجعلها بلاستيكية خفيفة ومقاومة للغاية يمكنها تحمل الظروف المختلفة ، على الرغم من أنها حساسة للغاية في التعامل معها.
لتصنيع هذا النوع من البالونات الجوية، يتم قطع أقسام مختلفة من المواد المذكورة أعلاه وربطها معًا بنوع من الحرارة باستخدام مادة لاصقة مصنوعة خصيصًا لتوجيه الكثير من الوزن إلى البالون. يتم تثبيت الجزء العلوي وإضافة لوحة بلاستيكية إليه، والتي سيتم استخدامها لتجميع البالون قبل إطلاق الصمام. وهذا يساعد على السماح للغاز بالهروب. في الأسفل، يتم وضع حلقة من الألومنيوم تغلقها ، وإن لم يكن بالكامل ، وبقية قطار الرحلة مدمن مخدرات.
لتكون قادرًا على بناء هذا النوع من بالون المجس ، يلزم وجود بنية تحتية ضخمة بها مساحات عمل كبيرة لقطع ولصق الجزء السفلي من الجسم. يوجد حاليًا عدد قليل من الشركات القادرة على بنائها. يأخذ حجم ما يقرب من مليون متر مكعب ، وبمجرد الانتهاء ، لها مساحة كاملة من البولي إيثيلين تبلغ عدة هكتارات.
إطلاق بالون المجس
الهدف الرئيسي من مرحلة الإطلاق هو أن تكون قادرًا على تحقيق رفع رأسي دون الإضرار بالبالون. هناك العديد من تقنيات الإطلاق. يختلف كل واحد منهم بشكل أساسي حسب البنية التحتية التي يقع فيها. يجب أن نأخذ في الاعتبار الظروف الجوية ، نوع الحمولة التي سيتم نقلها وحجم البالون الذي سيتم إطلاقه.
تنقسم عمليات الإطلاق هذه إلى نوعين: الإطلاق الثابت، حيث يتم تعديل موضع البالون المنتفخ بحيث يجلس بشكل طبيعي على حمولته. الإطلاق الديناميكي هو عندما يتم استخدام مركبة الإطلاق مع الحمولة أسفل البالون أثناء ارتفاعه لتحقيق هبوطه.
أثناء صعود البالون ، يبدأ الشحن بسرعة مرتبطة بوزن المجموعة وكمية الغاز الإضافية التي يتم حقن الفقاعة أثناء التضخم وهو ما يسمى بالاندفاع الحر. الجزء الأكثر خطورة من الرحلة هو عندما تصل إلى طبقة التروبوبوز. هذا هو المكان الذي يحدث فيه انعكاس درجة الحرارة، مما قد يؤدي إلى فشل بعض البالونات.