■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 科技微波小課堂_探空氣球是什么？有什么作用？
探空氣球是什么？有什么作用？
氣球在日常生活中很常見，它可以用來裝飾開業(yè)慶典的拱門，可以印制自己的廣告圖案作為宣傳，也可以印上結(jié)婚新人的相片作為祝賀等等，氣球已經(jīng)成為一道亮麗的風景線，越來越得到人們的青睞！這不，不甘寂寞的氣球成功占據(jù)了各大傳媒的頭條，正式翻身成為了一名“網(wǎng)紅”。說起“網(wǎng)紅”氣球成名的原因，主要是它來自于中國科研實驗室，是一個外形像是飛艇的系留氣球。聽眾朋友們可能會好奇，居然還有研究氣球的科學實驗？其中隱藏著哪些科學技術(shù)呢？
說起氣球，大家最早接觸到的一定是五顏六色、可以用嘴吹的橡膠氣球，也一定夢想過像《飛屋環(huán)游記》那樣用氣球把自己帶上天。似乎很少有人會把氣球和科研聯(lián)系起來，但中國科研實驗室確實有一個氣球飛行器研究中心，全名是中國科研實驗室浮空器系統(tǒng)研究開展中心。大家也許會想，中科院不是搞科研的地方嗎，這個氣球中心的任務(wù)難道就是做各種氣球的？
當你真正分析了這項研究，會發(fā)現(xiàn)此氣球非彼氣球。高空科學氣球?qū)儆诟】掌鞯囊活?，主要用于科學試驗和各類高空飛行任務(wù)。浮空器顧名思義就是主要依靠浮力作為主要升力來源的飛行器。這里進行飛行試驗的氣球可不簡單，它們是擁有幾萬、幾十萬立方空間的高空科學氣球，想要用嘴吹估計得全國人民一起來吹了。
當然，高空氣球可不能靠嘴吹，除非你是個活的快速氦氣發(fā)生器。一是因為空氣是不能產(chǎn)生升力的，現(xiàn)在的浮空器所使用的基本都是氦氣；二是因為每次發(fā)放使用的氦氣都得用卡車來拉，而且充氣操作往往要持續(xù)好幾小時。所以說，浮空器與 ■十大网投正规信誉官网■十大网投靠谱平台 小時候玩過的氣球還是有很大的差別的。但是等真正參與到飛行試驗中，發(fā)現(xiàn)原來這里還是有一種和玩具氣球類似的東西，也就是今天要介紹的探空氣球了。
探空氣球，顧名思義就是用來探測天空的氣球，準確地說是探測從地面到幾十公里高空的大氣空間參數(shù)。在進行大型浮空器尤其是高空浮空器的飛行前，僅僅根據(jù)氣象數(shù)據(jù)還無法很好地判斷發(fā)放窗口和規(guī)劃飛行路線，這就需要提前發(fā)放一系列的探空氣球，利用反饋回來的數(shù)據(jù)進行分析和預測。說起探空氣球，研究氣象方面的人士一定不會陌生，世界各地那么多氣象站幾乎每天都要發(fā)放探空氣球，來獲取從地面到幾十公里高空大氣垂直剖面的參數(shù)。
探空氣球在二十世紀二十年代就得到了實際應(yīng)用，它們不斷被沿用至今，并且沒有多少根本性的變化。探空氣球可以直接測量從地面到超過30千米高度的大氣壓力、溫度、濕度和風速風向等高空氣象數(shù)據(jù)。它們價格低廉且發(fā)放簡單，對于各地氣象站的大量使用來說是非常合適的。直到今天，探空氣球仍是高空氣象最主要的直接探測方式之一，原因包括低成本、易操作、升速慢。探空氣球想要平穩(wěn)獲取大氣垂直剖面較密集的數(shù)據(jù)點，速度快了還真不行。而且，雖然探空氣球成本不高，使用后一般也不進行回收，但也不是可以隨便放的。為了更準確地獲取氣象數(shù)據(jù)，每一個探空氣球的發(fā)放時間點和氣球的發(fā)放數(shù)量都是根據(jù)計算要求嚴格執(zhí)行的。
探空氣球基本為橡膠氣球，其原料是天然橡膠，它比任何化學合成物質(zhì)都有著更優(yōu)異的伸長特性，它在一個方向上的伸長率可以超過500%。形成這種特質(zhì)的原因在于，橡膠是具有可逆形變的高彈性聚合物材料，當橡膠分子不受外力作用時是一個具有大量彎曲的長鏈，所以當外力作用于橡膠時，分子鏈可拉伸范圍極大；外力撤銷后，橡膠便恢復到原來的狀態(tài)。當在橡膠中添加硫元素進行硫化處理時，加入的硫在相鄰的長鏈之間形成了交鍵，這提高了橡膠的彈性變形特性。橡膠氣球在地面充入浮升氣體后，逐漸呈現(xiàn)正球形，當氣球上升時，材料不斷拉伸，球體表面積不斷增大，當氣球到達其膨脹極限時就會爆炸，從而結(jié)束飛行過程。
橡膠氣球的大小受到制造方法的限制，而且有效的承載能力一般比較小。橡膠氣球自身的質(zhì)量一般在幾百克，探空儀的質(zhì)量一般也在一千克以內(nèi)，單人手持就可發(fā)放。根據(jù)充入的氣體量可以控制氣球的升速，同時也決定氣球探測的高度。因為充入的氣體越多，升速越快，但達到膨脹極限的高度也越低，在破裂之前探測的高度也低。所以實際使用時要根據(jù)對探測高度和升空速度的要求確定充氣量。
當然，這個方法僅限于特殊使用情況，氣象站在使用時都是有一套成熟的操作規(guī)范的，只要照著做就好了。至于發(fā)放方式，風小的時候怎么都好說，把氣球升起來，一撒手就行。至于風大的時候，就看工作人員的運算速度和身體協(xié)調(diào)能力了。等氣球越升越高，又成了大家鍛煉視力的好時候，往往到最后變成一個小點的時候，眨一下眼就找不到了。
探空儀內(nèi)部安裝有大氣參數(shù)測量裝置和GPS定位裝置，同時還配有供電能源，順利獲得地面的天線對探空氣球進行追蹤并獲取回傳數(shù)據(jù)。大氣參數(shù)探測一般包括大氣溫度、濕度和當?shù)卮髿鈮?，GPS定位裝置則用于獲取位置及位置變化，以便推算高度、升速、水平風速風向等等。氣球與探空儀之間一般都系有很長的拉繩，長度一般在十幾米到幾十米不等，以防止探空儀隨氣球大幅度擺動，影響GPS數(shù)據(jù)。當然，有些情況下也可以把探空儀直接連接至球體底部，一切根據(jù)探測的需求來決定。
探空氣球在完成使命后會爆炸并自由下落，由于探空儀本身重量很輕，并且外部一般包裹有很厚的泡沫，因此會產(chǎn)生很大的阻力，再加上氣球殘留碎片的阻力，整個系統(tǒng)的降落速度會相對比較慢，至少不會對地面人員造成威脅。盡管如此，探空氣球的發(fā)放還是應(yīng)該盡量選在地廣人稀的地方進行。
近些年來，很多高校的學生甚至愛好者們，喜歡使用探空氣球完成各種各樣的“臨近空間”飛行。這里所說的臨近空間，就是人類活動的大氣區(qū)域和外太空之間的空間，高度一般定義在20至100公里。探空氣球可以攜帶幾百克乃至公斤量級的小型無線電設(shè)備或其他電子設(shè)備；可以攜帶經(jīng)過保溫處理的小型相機進行航拍；還可以加裝小型攝像機對升空過程和下降過程進行第一視角的記錄。
如果想把這些設(shè)備回收，還需要在氣球與設(shè)備之間安裝一個降落傘和植入一套定位系統(tǒng)。甚至還有人在氣球底部安裝了一個自動排氣系統(tǒng)，使氣球在到達一定高度后自動排氣，進而達到浮力與重力保持平衡的效果，完成一段水平飛行?？傊?，氣球就像一個高中物理實驗課上的通用實驗平臺，你可以發(fā)揮你的聰明才智，想出各種飛行和試驗的方式并把這些想法付諸實踐，在探索科學的同時，享受其中的樂趣。
當然，探空氣球的應(yīng)用不只是停留在科學探索和興趣愛好這個層面，氣球還更多地被用于造福人類。
美國有一家空間數(shù)據(jù)公司，曾推行過一個代號為“天戰(zhàn)計劃”的氣球民用計劃，用探空氣球攜帶通信設(shè)備飛行到20公里的高度，為美國的油氣公司給予通信信號，而且信號覆蓋率比地面發(fā)射塔還要好。這種低成本的“空中基站”為這些公司節(jié)省了大量開支。說起這個計劃大家可能比較陌生，但最近幾年大熱的谷歌氣球項目，其實就是以“天站計劃”的設(shè)計理念為原型。當然，他們使用的氣球已經(jīng)是比探空氣球不知先進多少倍的超壓氣球了。
總的來說，探空氣球是人類研究平流層的重要工具，在氣象學開展和造福人類中起到了重要作用?，F(xiàn)在，雖然更先進的工具，比如探空火箭、氣象雷達、氣象衛(wèi)星等已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但探空氣球仍是科學研究中不可缺少的工具。
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