Абстрактен субстратостат
Стратостат(стратосферен балон) е свободен балон, предназначен да лети в стратосферата, тоест до височина над 11 км. Стратостатите, предназначени да се издигат само до долните слоеве на стратосферата, се наричат субстратостати.
1. Устройството и оборудването на стратосферния балон
Въпреки че стратосферният балон е по същество балон, устройството му има редица съществени разлики от тропосферните и субстратосферните балони поради други условия на полет. Плътността на въздуха в долните слоеве на стратосферата е от порядък, а на надморска височина от около 30 km, 2 порядъка по-малко, отколкото на морското равнище, следователно, за да се създаде достатъчно аеростатично повдигане, обемът на балона трябва да бъде достатъчно голям и, като правило, надвишава 14 000 m³, а обемът на най-големия балон е 283 000 m³. Поради силното разширяване на газа с височина в началото, балонът има силно издължена крушовидна форма, която близо до върха на полета се доближава до сферична. По правило стратосферният балон се пълни с хелий, в предвоенния период в редица полети се използва водород, който е много по-евтин, но силно експлозивен при смесване с въздух. Малка специфична повдигаща сила на газа на значителна височина (поради ниската плътност на въздуха) увеличава изискванията за теглото на корпуса на цилиндъра. Обикновено е направен от много тънка и издръжлива пластмаса. В повечето случаи балонът е оборудван с клапан за обезвъздушаване на газ, който се използва за осигуряване на спускане в стратосферата, както и за намаляване на скоростта на изкачване по време на излитане.
Стратостатната гондола трябва надеждно да защитава екипажа от смъртоносните за хората условия на стратосферата - ниско атмосферно налягане и ниска (до -70 ° C) температура. Корпусът на гондолата трябва да издържа на значително вътрешно налягане, тоИзработен е от леки метали като алуминий и обикновено е със сферична форма. По правило полетът продължава много часове, а екипажът се нуждае от система за регенерация на въздуха, подобна на тази, използвана в подводници и космически кораби. Литиевият хидроксид може да се използва за абсорбиране на въглероден диоксид, бутилки със сгъстен кислород могат да се използват за попълване на кислородни резерви, а в следвоенни полети също и течен кислород.
Системата за терморегулация служи за поддържане на комфортна температура в гондолата. Оригиналната система е използвана в стратосферния балон FNRS-1 от Огюст Пикар: гондолата е боядисана в бяло от едната страна и в черно от другата, което, обърнато към Слънцето със съответната страна, води до нагряване или охлаждане на гондолата. При първите полети обаче устройството за завъртане на гондолата не работи, което предизвиква веднъж прегряване, а друг път силно охлаждане на въздуха в гондолата. По-късните полети използваха относително надеждна електрическа система за терморегулация.
Запечатаната гондола затруднява директното изхвърляне на баласта, който е оборудван със стратостат за контрол на скоростта на изкачване и спускане. В FNRS-1 за това е използвана специална фуния, през която може да се пусне изстрел без понижаване на налягането. При по-късни полети е използвана система за освобождаване на електромагнитен баласт, подобна на използваната в батискафите.
Първият в света стратостат е проектиран и построен от видния швейцарски учен Огюст Пикар, който планира да го използва за изследване на космическите лъчи. Стратостатът е оборудван със сферична алуминиева гондола под налягане, която защитава екипажа от необитаемите условия на стратосферата. Проектирането и изграждането на гондолата е извършено през 1930 г. с подкрепата на белгиецаорганизацияFonds National de la Recherche Scientifique(FNRS), след което е наречен FNRS-1.
Впоследствие Огюст Пикар използва идеята, въплътена в стратосферния балон, когато проектира първия батискаф FNRS-2, автономно дълбоководно изследователско превозно средство. Батискафът е построен по същата схема: запечатана гондола и цилиндър, но ролята на цилиндър, пълен с лек газ, се играе от стоманен поплавък, пълен с бензин.
3. Стратостатите в СССР
През 1934 г. полетът на стратосферния балон "СССР-2" завършва с инцидент.
През 1937 г. пада стратосферният балон "СССР-3".
През 1959 г. в СССР е построен стратосферен балон"SS" - "Волга"(виж"Скачане с парашут от стратосферни балони")
4. Проект Man High
През 1957-1958 г. военновъздушните сили на САЩ извършват поредица от стратосферни полети на височина от около 30 км, наречени "Man High" (първоначално наречени "Daedalus"). Въпреки че самолетите вече са достигнали стратосферата през 50-те години на миналия век, те не могат да останат там повече от няколко минути, докато стратосферният балон може да виси в условия, близки до космоса, в продължение на много часове, което е от голямо значение за тестване на животоподдържащи системи за космически полети.
5. Скачане с парашут от стратосферни балони
През 1959-1962 г. са построени няколко стратосферни балона, предназначени да тестват космически и авиационни скафандри и парашутни системи за кацане от голяма височина. Такива стратосферни балони като правило бяха оборудвани с отворени гондоли; скафандрите предпазваха стратонавтите от разредената атмосфера. Тези тестове се оказаха изключително опасни. От шестимата стратонавти трима са загинали и един е загубил съзнание по време на свободно падане.
Проектът StratoLab включваше четири субстратосферни полета и пет стратосферни, четири от които бяха херметични.гондола и една (StratoLab V) с отворена. По време на полетите е изпълнена обширна научна програма, включваща изследване на състава на въздуха в стратосферата, космическите лъчи и атмосферното електричество, както и астрономически наблюдения. Полетът на StratoLab V "Lee Lewis" се състоя на 4 май 1961 г. Stratostat с обем над 283 000 m³ беше изстрелян от самолетоносача Antietam в Мексиканския залив и достигна рекордната височина от 34668 m 2 часа и 11 минути след изстрелването. Стратонавтите Малкълм Рос и Виктор Претър бяха облечени в космически костюми. След успешно падане Претър почина, неспособен да остане на стълбата по време на изкачването до хеликоптера и се задави. Той разхерметизира костюма преди време, тъй като беше сигурен, че опасността е преминала.
6. Някои полети на стратосферни балони
| 27.05.1931 г | FNRS-1 (Белгия) | О. Пикард, П. Кипфер | 14 300 | 15 785 | 16h |
| 18.08.1932 г | FNRS-1 (Белгия) | О. Пикард, М. Козинс | 14 300 | 16 200 | 11ч45мин |
| 30.09.1933 г | СССР-1 (СССР) | Г. А. Прокофиев, К. Д. Годунов, Е. К. Бирнбаум | 25 000 | 19 000 | 8h20min |
| 20.11.1933 г | Век на прогреса (САЩ) | Т. Сетъл, К. Фордни | 17 000 | 18 592 | — |
| 30.01.1934 г | Осоавиахим-1 (СССР) | П. Ф. Федосеенко, А. Б. Васенко, И. Д. Усискин | 25 000 | 22 000 | 7h4min |
| 28.07.1934 г | Explorer-1 (САЩ) | А. Стивънс, О. Андерсън, У. Кепнер | 85 000 | 18 475 | — |
| 18.08.1934 г | FNRS-1 (Белгия) | М. Косинс, Н. ван дер Елст | 14 300 | 16 000 | 14h |
| 23.10.1934 г | Век на прогреса (САЩ) | Жан и Жанет Пикар | 17 000 | 17 672 | 7h54min |
| 26.06.1935 г | СССР-1-бис (СССР) | К. Я. Зилле, Ю. Г. Прилуцки, А. Б. Вериго | 25 000 | 16 200 | 2h37min |
| 11.11.1935 г | Explorer-2 (САЩ) | А. Стивънс, О. Андерсън | 105 000 | 22 066 | 8h15min |
| 08.11.1956 г | StratoLab-1 (САЩ) | М. Рос, Л. Луис | 56 600 | 23 165 | 6h |
| 02.06.1957 г | Man High-1 (САЩ) | J. Kittinger | 56 600 | 29 260 | 6h34min |
| 19.08.1957 г | Man High-2 (САЩ) | Д. Симонс | 85 000 | 30 942 | 32h10min |
| 08.10.1958 г | Man High-3 (САЩ) | кл. МакКлюр | 85 000 | 29 870 | 12h |
| 16.11.1959 г | Excelsior-1 (САЩ) | J. Kittinger | 85 000 | 23 300 | — |
| 11.12.1959 г | Excelsior-2 (САЩ) | J. Kittinger | 85 000 | 22 800 | — |
| 16.08.1960 г | Excelsior-3 (САЩ) | J. Kittinger | 85 000 | 31 333 | 1ч43мин |
| 04.05.1961 г | StratoLab-5 (САЩ) | М. Рос, У. Претер | 283 000 | 34 668 | 9h54мин |
| 01.11.1962 г | Волга (СССР) | П. И. Долгов, Е. Н. Андреев | 72 900 | 28 640 | 2h20min |
| 13.12.1962 г | Stargazer (САЩ) | J. Kittinger, W. White | — | 26 200 | 18h |
| 02.02.1966 г | StratoJump-2 (САЩ) | Н. Пиантанида | 141 600 | 37 643 | — |
| 01.05.1966 г | StratoJump-3 (САЩ) | Н. Пиантанида | 141 600 | 17 500 | — |
Бележки
Литература
- Молчанов П.А.Полети в стратосферата. - М., Л., 1935.
- Пикар А.Над облаците. - М., Л., 1936.
- Стивънс А.Два полета на американски стратосферни балони. - М., 1937.
- Piccard A.Auf 16 000 метра. Meine Fahrten in die Stratosphäre. - Цюрих, Schweizer Aero-Revue, 1933, (OCLC 4083138).
- Райън К.Предастронавтите: пилотиран балон на прага на космоса. — Издателство на Военноморския институт, 1995 г., ISBN 1-55750-732-5.
- Райън С.Великолепен провал: Свободно падане от ръба на космоса. — Smithsonian Books, 2003, ISBN 1-58834-141-0.
- Peebles C.Програмата Stratolab - пилотирани балони до ръба на космоса. — Британско междупланетно общество, списание (Space Chronicle). Vol. 34 юли 1981 г.
- Otto C. WinzenБалонът като трамплин към космическия полет. — Библиотеката Годард.