A la conquête de l'espace : les ballons stratosphériques

La réalisation et la mise en orbite des satellites qui relaient, traitent et transmettent les informations de toute nature, occupent aujourd'hui une part importante de l'activité spatiale. Cependant, les études scientifiques et technologiques restent un objectif majeur de cette activité.

Ces études concernent l'astronomie, la géophysique et la météorologie.

Or certaines de ces études peuvent être effectuées au moyen d'instruments embarqués à bord de ballons stratosphériques qui complètent ou préparent les missions satellitaires. De plus, ce sont les seuls aéronefs capables de mesures précises in situ dans la stratosphère : les avions volent trop bas, les satellites trop haut et les fusées sondes la traversent trop rapidement tandis que des ballons peuvent y évoluer parfois pendant plusieurs mois. Enfin, des vols sont consacrés au développements technologiques des futures générations de ballons et des instruments de mesures qui les équiperont ou qui valideront les sous-systèmes et les composants de futurs satellites.

Depuis près de 60 ans, le CNES (Centre national d'Etudes Spatiales, l'agence spatiale française) a conçu et/ou mise en oeuvre environ 4000 vols de ballons et a ainsi acquit, dans cette discipline, une expertise reconnue au niveau internationale.
Par définition, ces ballons doivent évoluer à des altitudes supérieures à la tropopause, qui est la limite entre la basse atmosphère (la troposphère), et la stratosphère. L'altitude de la tropopause varie avec la latitude et les saisons : aux pôles, elle est comprise entre 7 km et 8 km tandis qu'à l'équateur elle s'étend de 17 km à 18 km. Par conséquent, un ballon stratophérique avec sa charge utile doit accomplir sa mission à des altitudes supérieures ou égales à 20 km.

Le choix du ballon dépend de la mission, de sa durée, de la masse de la charge utile, de l'altitude plafond à atteindre. On distingue 4 catégories d'aérostats

A la conquête de l'espace : les ballons stratosphériques R10

Lancement d'un ballon stratosphérique ouvert

- Le ballon stratosphérique ouvert possède une ou plusieurs ouvertures pour maintenir un équilibre entre la pression atmosphérique et celle du gaz porteur du ballon : lorsque le ballon s'élève la pression extérieure diminuant le gaz se dilate progressivement jusqu'à ce que l'enveloppe soit pleine; au delà le gaz excédentaire est expulsé. Ce gaz est de l'hélium. Il faut un mètre cube d'hélium pour soulever une masse d'un kilogramme. La masse au lancement peu atteindre plusieurs tonnes. Ainsi le lancement du télescope Pilot d'un diamètre de 83 cm, équipé d'une instrumentation destinée à l'enregistrement des émissions cosmiques, d'une masse de 500 kg, a nécessité, en tenant compte de la masse du ballon et des sous-systèmes, 3000 m3 d'hélium. A 40 km d'altitude le volume de l'enveloppe atteignait 800000 m3.
La durée du vol de ces ballons est de quelques heures : lorsque la mission s'effectue de jour la baisse de la température à la tombée de la nuit fait chuter le ballon. Cependant cet durée peut s'étendre à plusieurs jours lors de lancements au delà du cercle polaire arctique (par exemple en Suède à Kiruna) et/ou en lâchant du lest par télécommande.

- Le ballon pressurisé stratosphérique est complètement hermétique. D'un volume de 900 m3 d'hélium, il peut emporter une masse maximum de 60 kg. L'altitude plafond est de 30 km (le jour car la nuit la baisse de température provoque une diminution de l'altitude). La durée d'un vol peut atteindre quelques mois.

- Le ballon léger dilatable dont le gaz porteur est soit de l'hélium soit de l'hydrogène, a, au lancement, un volume de 1,8 m3. La masse emportée est faible, inférieure à 4 kg. L'altitude plafond est de 30 km et la durée d'un vol est de 2 heures. A cette altitude le ballon, dont le volume atteint plus 500 m3, explose. La charge utile descend lentement soutenue par un parachute. Ces ballons, peu onéreux, permettent de nombreux tirs pour mesurer in situ des paramètres tels que l'évolution de la couche d'ozone, la variation des températures avec l'altitude, ... .

- La montgolfière à infrarouge gonflée à l'air chaud (aidée au lancement par de l'hélium) peut emporter 60 kg à une altitude plafond de 30 km le jour et 20 km la nuit. Le volume atteint 45000 m3 et la durée d'un vol est de plusieurs semaines. Ce ballon est, le jour, chauffé par le soleil et la nuit par le rayonnement infrarouge émis par la terre.

Aéronef irremplaçable dans en recherche scientifique et technologique spatiales, le ballon quelque soit sa catégorie, permet, une fois la mission terminée, de récupérer la charge utile et les sous systèmes pour une nouvelle mission, permettant ainsi un gain économique important. Quelque soit les développements futurs pour l'accès à l'espace, les ballons ont toujours un avenir prometteur.

:Avion:bien paramicalement

jmperrin

Merci jmperrin pour ce topic

Je ne saurais pourtant, moi donner mon avis
sur ce poste par ailleurs intéressant.

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Merci

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