Globos de gran altitud están con o sin tripulación globos , por lo general llenos de helio o hidrógeno , que se liberan en la estratosfera , generalmente la consecución de entre 18 y 37 km (11 y 23 mi; 59 000 y 121 000 pies) sobre el nivel del mar . En 2002, un globo llamado BU60-1 alcanzó una altitud récord de 53,0 km (32,9 millas; 173,900 pies). [1]
El tipo más común de globos de gran altitud son los globos meteorológicos . Otros propósitos incluyen el uso como plataforma para experimentos en la atmósfera superior. Los globos modernos generalmente contienen equipos electrónicos como transmisores de radio , cámaras o sistemas de navegación por satélite , como receptores GPS .
Estos globos se lanzan a lo que se denomina " espacio cercano ", definido como el área de la atmósfera terrestre entre el límite de Armstrong (18 a 19 km (11 a 12 millas) sobre el nivel del mar), donde la presión cae hasta el punto en que un ser humano no podría sobrevivir sin un traje presurizado, y la Mesopausia (85 km (53 millas) sobre el nivel del mar), donde la astrodinámica debe reemplazar a la aerodinámica para mantener el vuelo.
Debido al bajo costo del GPS y el equipo de comunicaciones, los globos a gran altitud son un pasatiempo popular , con organizaciones como UKHAS que ayudan en el desarrollo de cargas útiles. [2] [3]
Historia
El primer globo de hidrógeno
En Francia, durante 1783, el primer experimento público con globos llenos de hidrógeno involucró a Jacques Charles , un profesor francés de física, y los hermanos Robert , reconocidos constructores de instrumentos de física.
Charles proporcionó grandes cantidades de hidrógeno , que anteriormente solo se había producido en pequeñas cantidades, mezclando 540 kg (1,190 lb) de hierro y 270 kg (600 lb) de ácido sulfúrico . El globo, llamado Charlière, tardó 5 días en llenarse y se lanzó desde el Champ de Mars en París, donde 300.000 personas se reunieron para ver el espectáculo. El globo se lanzó y se elevó a través de las nubes. La expansión del gas hizo que el globo se rompiera y descendió 45 minutos después a 20 km (12 millas) de París. [4]
Globos tripulados a gran altitud
Los globos tripulados de gran altitud se han utilizado desde la década de 1930 para la investigación y la búsqueda de registros de altitud de vuelo . [5] Los vuelos en globo a gran altitud con tripulación notables incluyen tres récords establecidos para el paracaidismo más alto, el primero establecido por Joseph Kittinger en 1960 a 31,300 m para el Proyecto Excelsior , seguido por Felix Baumgartner en 2012 a 38,969 m para Red Bull Stratos y más recientemente Alan Eustace en 2014 a 41.419 millones.
Usos
Los globos de gran altitud sin tripulación se utilizan como globos de investigación . Los usos comunes incluyen globos meteorológicos, así como investigación atmosférica y climática. También se utilizan ampliamente para recopilar datos e imágenes del espacio cercano. Los globos de gran altitud se utilizan para aplicaciones científicas como la astronomía submilimétrica .
Se ha considerado la posibilidad de utilizar globos de gran altitud en las telecomunicaciones [6] y el turismo espacial . [5] Empresas privadas como zero2infinity y World View Enterprises están desarrollando globos de gran altitud con y sin tripulación para investigación científica, fines comerciales y turismo espacial. [7] [8] Se han propuesto estaciones de plataforma a gran altitud para aplicaciones tales como relés de comunicaciones.
Globo amateur a gran altitud
Los globos de gran altitud a menudo son volados por estudiantes y por grupos de aficionados a altitudes del orden de 30.000 m (98.000 pies) con fines científicos y educativos, [2] [3] [9] [10] [11] y se han convertido en popular entre las instituciones educativas y los entusiastas, ya que no requieren muchos recursos para realizar el lanzamiento. [12]
Globos a gran altitud de radioaficionados
Probar el alcance de la radio suele ser un componente importante de estos pasatiempos. La radioafición se usa a menudo con la radio por paquetes para comunicarse con 1200 baudios , usando un sistema llamado Sistema de Reporte Automático de Paquetes de regreso a la estación terrestre. Los paquetes más pequeños llamados rastreadores micro o pico también se construyen y se ejecutan bajo globos más pequeños. Estos rastreadores más pequeños han utilizado código Morse , Field Hell y RTTY para transmitir sus ubicaciones y otros datos. [13]
Se registra que los primeros lanzamientos de globos a gran altitud registrados por radioaficionados tuvieron lugar en Finlandia por el programa Ilmari el 28 de mayo de 1967 y en Alemania en 1964. [14]
Programa ARHAB
Los globos de gran altitud para radioaficionados ( ARHAB ) es la aplicación de la radioafición analógica y digital a los globos meteorológicos y fue el nombre sugerido por Ralph Wallio (indicativo de radioaficionado W0RPK) para este pasatiempo. A menudo denominado "Programa espacial de los pobres", ARHAB permite a los aficionados diseñar modelos funcionales de naves espaciales y lanzarlos a un entorno similar al del espacio. Se considera que Bill Brown (indicativo de radioaficionado WB8ELK) inició el movimiento ARHAB moderno con su primer lanzamiento de un globo con un transmisor de radioaficionado el 15 de agosto de 1987.
Un vuelo ARHAB consta de un globo, un paracaídas de recuperación y una carga útil de uno o más paquetes. La carga útil normalmente contiene un transmisor de radioaficionado que permite el seguimiento del vuelo hasta su aterrizaje para su recuperación. La mayoría de los vuelos utilizan un rastreador del Sistema de notificación automática de paquetes (APRS) que obtiene su posición de un receptor del Sistema de posicionamiento global (GPS) y lo convierte en una transmisión de radio digital. Otros vuelos pueden usar una baliza analógica y se rastrean usando técnicas de radiogoniometría . Los vuelos de larga duración con frecuencia deben utilizar transmisores de alta frecuencia personalizados y protocolos de datos lentos como radioteletype (RTTY), Hellschreiber , código Morse y PSK31 , para transmitir datos a grandes distancias con poca energía de la batería. El uso de transmisores de radioaficionados en un vuelo de ARHAB requiere una licencia de radioaficionado, pero es posible utilizar transmisores de radio no aficionados sin una licencia.
Además del equipo de seguimiento, otros componentes de carga útil pueden incluir sensores, registradores de datos, cámaras, transmisores de televisión de aficionados (ATV) u otros experimentos científicos. Algunos vuelos de ARHAB llevan un paquete de carga útil simplificado llamado BalloonSat .
Un vuelo típico de ARHAB utiliza un globo meteorológico de látex estándar, dura entre 2 y 3 horas y alcanza una altitud de 25 a 35 km (16 a 22 millas). Los experimentos con globos de presión cero, globos de superpresión y globos de látex con válvula han ampliado los tiempos de vuelo a más de 24 horas. Un vuelo de presión cero del Programa de Globos Spirit of Knoxville en marzo de 2008 duró más de 40 horas y aterrizó frente a la costa de Irlanda, a más de 5.400 km (3.400 millas) de su punto de lanzamiento. El 11 de diciembre de 2011, el número de vuelo CNSP-11 del Proyecto del Espacio Cercano de California con el distintivo de llamada K6RPT-11 lanzó un vuelo récord que viajó 6.236 millas (10.036 km) desde San José, California , hasta un amerizaje en el Mar Mediterráneo . El vuelo duró 57 horas y 2 minutos. Se convirtió en el primer globo transcontinental exitoso de EE. UU. Y en el primer globo transatlántico de gran altitud de radioaficionado exitoso. [15] [16] [17] [18] Desde entonces, varios vuelos han dado la vuelta a la Tierra utilizando globos de película plástica a superpresión. [19] [20]
Cada año en los Estados Unidos, el Great Plains Super Launch (GPSL) alberga una gran reunión de grupos ARHAB.
Programa BEAR
Experimentos con globos con radioaficionados (BEAR) es una serie de experimentos con globos a gran altitud realizados en Canadá por un grupo de operadores y experimentadores de radioaficionados de Sherwood Park y Edmonton, Alberta. Los experimentos comenzaron en el año 2000 y continuaron con BEAR-9 en 2012, alcanzando 36.010 km (22.376 mi). [21] [22] Los globos están hechos de látex rellenos de helio o hidrógeno . Todas las cargas útiles de BEAR llevan un sistema de seguimiento que comprende un receptor GPS , un codificador APRS y un módulo transmisor de radio. Otros módulos de carga útil experimentales incluyen una Radio Amateur banda cruzada del repetidor, y una cámara digital , todos los cuales se contiene dentro de una caja de la espuma aislante suspendido debajo del globo.
BalloonSat
Un BalloonSat es un paquete simple diseñado para llevar experimentos livianos al espacio cercano. [23] Son una introducción popular a los principios de la ingeniería en algunos cursos de la escuela secundaria y la universidad. Los BalloonSats se transportan como cargas útiles secundarias en los vuelos de ARHAB. Una de las razones por las que los BalloonSats son simples es que no requieren la inclusión de equipos de seguimiento; como cargas útiles secundarias, ya están siendo transportadas por cápsulas de rastreo.
Space Grant inició el programa BalloonSat en agosto de 2000. Se creó como una forma práctica de presentar a los nuevos estudiantes de ciencias e ingeniería interesados en estudios espaciales algunas técnicas fundamentales de ingeniería, habilidades de trabajo en equipo y los conceptos básicos de las ciencias espaciales y terrestres. El programa BalloonSat es parte de un curso impartido por Space Grant en la Universidad de Colorado en Boulder. [24]
A menudo, el diseño de un BalloonSat está sujeto a restricciones de peso y volumen. Esto fomenta las buenas prácticas de ingeniería, presenta un desafío y permite la inclusión de muchos BalloonSats en un vuelo de ARHAB . El material de la estructura del avión suele ser espuma de poliestireno o Foamcore, ya que son livianos, fáciles de mecanizar y proporcionan un aislamiento razonablemente bueno.
La mayoría lleva sensores, registradores de datos y pequeñas cámaras operadas por circuitos temporizadores. Los sensores populares incluyen temperatura del aire, humedad relativa, inclinación y aceleración. Los experimentos llevados dentro de BalloonSats han incluido cosas como insectos cautivos y alimentos.
Antes del lanzamiento, la mayoría de los BalloonSats deben someterse a pruebas. Estas pruebas están diseñadas para garantizar que el BalloonSat funcione correctamente y arroje resultados científicos. Las pruebas incluyen remojo en frío, prueba de caída, prueba de funcionamiento y pesaje. La prueba de remojo en frío simula las intensas temperaturas frías que experimentará el BalloonSat durante su misión. Un lanzamiento y un aterrizaje pueden ser traumáticos, por lo tanto, la prueba de caída requiere que el BalloonSat se mantenga unido y siga funcionando después de una caída abrupta. La prueba de funcionamiento verifica que la tripulación de BalloonSat pueda preparar el BalloonSat en el lugar de lanzamiento.
Satélite globo geoestacionario
Los satélites de globos geoestacionarios ( GBS ) son globos propuestos de alta altitución que flotarían en la estratosfera media (60.000 a 70.000 pies (18 a 21 km) sobre el nivel del mar) en un punto fijo sobre la superficie de la Tierra y, por lo tanto, actuarían como análogos de la atmósfera a satélites. A esa altitud, la densidad del aire es 1/15 de lo que es al nivel del mar . La velocidad media del viento a estos niveles es menor que la de la superficie. [ cita requerida ] Un sistema de propulsión permitiría que el globo se moviera y mantuviera su posición. El GBS se alimentaría con paneles solares en ruta a su ubicación y luego recibiría energía láser de una torre celular sobre la que se cierne.
Un GBS podría utilizarse para proporcionar acceso a Internet de banda ancha en un área grande. La banda ancha láser conectaría el GBS a la red , que luego podría proporcionar una gran área de cobertura debido a su línea de visión más amplia sobre la curvatura de la Tierra y la zona de Fresnel sin obstáculos . [25] [26] [27]
Puerto de globos espaciales de Arizona
World View Enterprises construyó y opera un puerto espacial de globos (puerto de globos de gran altitud) en el condado de Pima, Arizona . [28]
Ver también
- ARCADA
- Satélite atmosférico
- BRRISON
- Instalación de globos científicos de Columbia
- Récord de resistencia de vuelo
- Satélite geoestacionario
- Estación de plataforma a gran altitud
- Internet.org
- Proyecto Loon
- Dirigible atado
- Empresas con visión mundial
Referencias
- ^ "Investigación sobre globo para flotar a más de 50 km de altitud" . Instituto de Ciencias Espaciales y Astronáuticas, JAXA . Consultado el 29 de septiembre de 2011 .
- ^ a b "Globo de bricolaje enviado hasta 30 km" . Boing Boing . 26 de octubre de 2007 . Consultado el 8 de junio de 2008 .
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- ^ MoCRiS, imágenes de la luna de la carga útil de MoCRiS . Imagen del día de Ciencias de la Tierra (EPOD) 25 de junio de 2019.
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- ^ "Radioafición de radioastronomía e informes meteorológicos" .
- ↑ 06. Dezember 1964 - Erster Ballonstart mit Amateurfunk-Last in der DDR (en alemán), consultado el 8 de agosto de 2016.
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- ^ "Satélites meteorológicos geoestacionarios y en órbita polar de la NOAA" . noaasis.noaa.gov. Archivado desde el original el 25 de agosto de 2018 . Consultado el 24 de marzo de 2014 .
- ^ Emily Calandrelli (19 de enero de 2016). "Arizona vota para construir puerto espacial para globos espaciales" .
enlaces externos
- Visualización de Spacenear.us Tracker de lanzamientos de globos actuales
- Colección de tecnología de globos de la biblioteca de vuelos espaciales Goddard de la NASA
- StratoCat - Globos estratosféricos. Historia y actualidad de su uso en los campos de la ciencia, militar y aeroespacial.
- Libro Near Space en Parallax.com
- Proyecto California Near Space - Grupo ARHAB con sede en Silicon Valley con el primer globo transatlántico exitoso
- Equipo de seguimiento aeroespacial de Stratofox : equipo de seguimiento para CNSP y otros globos y cohetes