Что исследуют в стратосфере?

    12 апреля мы отправим наш сервер в стратосферу. Скоро мы подробно напишем о технической начинке нашего проекта «Космический ЦОД». А пока хотим рассказать о том, для чего сегодня используют полёты в стратосферу.

    Исследовательский стратостат NASA

    Космос гораздо ближе, чем нам кажется. И это не красивая метафора: сегодня граница атмосферы Земли принята на уровне 100—122 км. Однако уже на 30 км, в стратосфере, 99 % воздушной массы остаются ниже тебя. Последний один процент воздуха «размазан» на остальные 70—90 км высоты. Для сравнения, на уровне моря среднее атмосферное давление составляет около 1000 миллибар, а на 30 км — порядка 12 миллибар. Поскольку именно стратосфера является «озоновым щитом», то в верхней её части гораздо выше уровень солнечной радиации. Из стройной картины суровой почти безвоздушности выбивается только температура: от -75°С на 12 км она поднимается до 0°С на 45 км (иногда прогревается до такой температуры уже на 30 км, хотя обычно здесь -20...-10°С).

    Из-за совокупности условий, диапазон высот 30—40 км сегодня иногда называют «предкосмосом» и активно используют для проведения всевозможных научных исследований, требующих минимального влияния атмосферы. То есть в верхней стратосфере можно задёшево проводить исследования и испытания, не тратясь на полноценный вывод в космос.

    Первый в мире стратостат был построен учёным Огюстом Пикаром для исследования космических лучей. Природа космических лучей вплоть до 1940-х гг. оставалась неясной. Исследования взаимодействия космических лучей с веществом с помощью ядерных фотоэмульсий, поднимаемых на шарах-зондах привели, в частности, к открытию новых элементарных частиц – позитрона (1932), мюона (1936), π-мезона (1947).

    В наши дни, несмотря на звание «предкосмоса», чаще всего стратосферу используют для… формирования прогнозов погоды. Согласно современным представлениям, атмосферные процессы, протекающие в стратосфере, очень сильно влияют на погоду на Земле. Поэтому каждые сутки, в 12 и в 24 часа по единому времени, по всей планете запускают сотни метеозондов: это маленькие воздушные шарики, под которыми привязаны небольшие аппаратные блоки, которые по мере подъёма в стратосферу регистрируют температуру и влажность воздуха, скорость и направление ветра. Информация с метеозондов собирается в единую информационную систему и применяется в моделях прогнозирования погоды. К примеру, если сегодня воздушные массы движутся из Африки на северо-северо-восток, то при такой скорости этот атмосферный фронт через пару дней окажется в Европе, и так далее.


    Также в стратосфере проводятся исследования, при которых атмосфера мешает, а выходить совсем за её пределы слишком дорого. И мешает атмосфера обычно астрономам. Ещё в 1950-е в США был запущен первый в мире стратосферный телескоп с диаметром главного зеркала 30 см, который сделал непревзойдённые на то время снимки солнечной короны. В 1966-м в СССР для съёмки нашего светила под стратостатом в полёт отправилась 8-тонна платформа с автоматической обсерваторией «Сатурн». Главное зеркало её телескопа было диаметром 50 см (хотя конструктивно он был рассчитан аж на метровое зеркало).



    Также в стратосферу летали и летают телескопы, работающие в рентгеновском и инфракрасном диапазонах; для них влияние атмосферы гораздо пагубнее, поскольку она поглощает такие виды излучения.


    Ещё из интересных задач можно вспомнить изучение серебристых облаков. Это редкое атмосферное явление, которое появилось порядка 130 лет назад, вскоре после извержения вулкана Кракатау. Серебристые облака образуются на высоте около 80 км, только с мая по сентябрь и только в высоких широтах. Они становятся видны лишь тогда, когда солнце почти село и находится в 6—16° над горизонтом.


    Серебристые облака изучают с тех пор, как их впервые увидели в 1885 году. До сих пор точно не известно, откуда они берутся. По одной из версий, мельчайшая пыль от извержения вулкана попала в мезосферу, и её частицы в определённых условиях конденсируют на себе влагу и становятся видимыми. А несколько лет появилась свежая гипотеза, что это метан поднимается в верхние слои атмосферы, взаимодействует с космической пылью и превращается в кристаллики льда.

    Большое подспорье стратосфера оказывает и в освоении космоса. Условия там очень похожи на космические: давление в 100 раз ниже, чем на уровне моря, высокий уровень солнечной радиации, по мере подъёма очень сильный перепад температуры, что тоже характерно для космоса: разница между «солнечной» и «теневой» стороной может достигать 170 градусов.

    Карточка, используемая для перевозки бактерий на стратостате

    Так во время одного из солнечных затмений NASA провело исследование поведения бактерий в среде похожей на Марс. Атмосфера Марса на поверхности примерно в 100 раз меньше земной, с более прохладными температурами и большим количеством радиации. В нормальных условиях верхняя часть нашей стратосферы похожа на марсианские условия, а во время солнечного затмения сходство с Марсом увеличивается. Луна сдерживает выброс излучения и тепла от Солнца, блокируя определенные ультрафиолетовые лучи, которые менее распространены в атмосфере Марса, и еще больше понижая температуру в стратосфере. В общем, стратосфера — отличная «песочница» для испытания различной техники и материалов.

    Ещё одно интересное направление стратосферных исследований — испытание спутниковых систем связи. Из-за шарообразности Земли дальность прямой радиосвязи на поверхности планеты ограничена примерно 27 км, это расстояние до горизонта. А если поднять передатчик в стратосферу, то он будет «бить» уже на несколько сотен километров, этого вполне достаточно для натурных испытаний.

    Также в стратосфере проводят биологические эксперименты: изучают способность различных живых организмов выживать в условиях высокого радиоактивного фона, который всегда сопровождает астронавтов за пределами нашей атмосферы.

    А вот сами люди — редкие гости на высоте 30 км. Обычно они здесь бывают только проездом, когда их везёт ракета. В 1950-60-х годах было совершено несколько сверхвысотных стратосферных парашютных прыжков, но за последние 40-50 лет таких было только два. Последний из них, самый нашумевший, это прыжок Феликса Баумгартнера с высоты больше 36 км.

    Удовольствие крайне дорогое: нужен большой стратостат, подъёмная капсула, скафандр с системой жизнеобеспечения — всё вместе это стоит миллионы долларов.

    Наконец, одно из стратегических направлений в исследованиях — поиск конструкционных материалов, наиболее эффективных с точки зрения объёма, массы и прочности, поскольку одной из самых сложных и дорогостоящих задач в создании орбитальных и планетарных объектов, предназначенных для пребывания людей, является доставка с Земли крупных элементов конструкций. И в стратосфере изучают поведение полимерных композитов, из которых в будущем планируют выдувать (с последующим отверждением) целые помещения на орбите, Луне или Марсе. Учёные выясняли, как материал вёл себя в ходе отверждения, с какой скоростью, какие свойства обрёл. Также из свежего можно вспомнить исследование углеродоволоконного материала.


    Конечно, наш новый проект «Космический ЦОД» обойдётся во много-много раз дешевле упомянутых экспериментов. Сейчас полным ходом идёт согласование запуска с ответственными инстанциями. Приехала большая часть оборудования, сервер собран и мы увязываем компоненты друг с другом.

    Следите за новостями в блоге :)


    Приглашаем Вас принять участие в нашем эксперименте и отправить свое сообщение 12 апреля на наш сервер в стратосферу.

    RUVDS.com
    932,00
    RUVDS – хостинг VDS/VPS серверов
    Поделиться публикацией

    Комментарии 18

      0
      КДПВ — одна из тех самых фотографий, которые используют плоскомозгизёмы, как аргумент (правда они-то называют это «факт»), что нет никаких спутников в космосе, есть только вот такое на «воздушных шариках».
        +1
        На фото стратостат Super Pressure Balloon, объем 532 кубических метра, на его изготовление ушло около 8 га полиэтиленовой пленки. На борту SPB было размещено более тонны научно-исследовательских приборов. Должен был лететь 100 дней от Аргентины и Южной Африки, в итоге пролетел 11 дней.
          0
          Он покрыл за 11 дней то расстояние, которое должен был пролететь за 100 или через 11 дней он упал (спустился) и миссия окончилась?
            +2
            Были вынуждены закончить миссию из за утечки в шаре.
            0
            Что-то здесь не то в параметрах. Подъёмная сила у поверхности земли около килограмма на кубометр. Тонну с таким объёмом не поднять. Если исходить из площади плёнки (считая в один слой), то объём примерно 2 млн. кубометров, а радиус шара около 80 м.
              0
              Да, объем шара был 532 тысячи кубических метра.
          0
          Есть (или были) еще задачки, связанные с изучением космических лучей. Я в 90х отправлял в Штаты большой калориметр, который оттуда запускали на стратостате в кругосветное практически путешествие.
            0
            Да, космические лучи начали изучать с помощью стратостатов ещё в 1930-х, тогда же проводились и биологические эксперименты, и изучение магнитного поля Земли. Да, и первый стратостат был построен именно для изучения космических лучей.
            0
            Дурной вопрос возник. В 30 км от моего прежнего места жительства стоял дивизион зенитчиков (С-300 насколько понимаю по внешнему виду были) и пару раз наблюдал как определенные личности запускают ракеты и шарики солидных размеров куда-то вверх и с их слов «а че нам будет». Можно ли спровоцировать ПВО на запуск вундервафли подобными действиями?
              0
              Мы согласуем наши полёты с центром организации воздушного движения, поэтому нас не сбивают. О том как согласовать полёт зонда в стратосферу, мы недавно писали. Но есть большие сомнения, что дорогущую с300 будут тратить на маленький шарик.
              0
              Статья понравилась, спасибо!

              Скажите пожалуйста, какие научно-практические задачи вы ставите перед собой запуская свой зонд?
                0
                Хотим проверить возможность развертывания интернет-доступа с помощью высотных зондов.
                  0
                  Было бы очень любопытно ознакомиться с результатами испытаний когда они появятся и с перспективами практического применения. Ещё раз спасибо!
                0
                Раз такие полеты стоят так дорого, не дешевле ли для исследования конструкционных материалов воссоздать те же условия на земле?
                  0
                  Насколько мы знаем сначала проводят исследования материалов именно в лабораториях, а уже потом отправляют в стратосферу. Особенно это касается использования материалов для космической отрасли. И запуск стратостата стоит гораздо меньше чем отправка материала в космос.
                  0
                  Интересно было почитать, спасибо.
                    0
                    Последний из них, самый нашумевший, это прыжок Феликса Баумгартнера с высоты больше 36 км

                    «Самый нашумевший» — это да, а самый поздний — таки Алана Юстаса.
                      0
                      Буквально только что мы опубликовали статью о прыжках в стратосфере и об этом как раз написали.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.