ENTORNO aeronáutico-astronáutico
Extremo justo en el límite entre la última capa de la atmósfera y el vacío.
Se trata de una cápsula espacial para hacer turismo por la estratosfera.
El interior del globo está tripulado por un androide llamado Bloon que reproducirá el clima de la Costa azul.
Es un globo estratosférico de helio que llegará al borde del espacio. Es un proyecto desarrollado por la empresa catalana Zero2infinity.
A 39 km de altitud en mitad de la estratosfera, las condiciones de la atmósfera son de unos 8ºC bajo cero, una presión de unos 2-3 milibares (400 veces más baja que a nivel del mar, que es de 1000 milibares) y una densidad de 0.002 g/l (60 veces menor que a nivel del mar).
Los trajes presurizados son trajes ajustados y herméticos que puede hincharse de forma controlada para provocar un aumento de presión sobre el cuerpo, que contrarreste el descenso de la presión ambiental. Pero, aún así, en este tipo de situaciones a una altura tan elevada, es imposible mantener una presión igual a la del nivel mar.
Los problemas derivados de una descompresión intensa demasiado rápida están relacionados con el nitrógeno disuelto en la sangre.
En la estratosfera, a mayor altura, mayor temperatura y menor presión.
En la estratosfera la temperatura asciende con la altura. Este fenómeno se debe a la abundancia de ozono . El resto de la atmósfera es “transparente” a la radiación ultravioleta que nos llega de Sol; pero el ozono absorbe este tipo de radiación y parte de esta energía absorbida se transforma en energía calorífica, nos libra de de los rayos UVA, y provoca cierto calentamiento de la estratosfera. En el límite superior de la capa, llamado estratopausa, la temperatura media es de unos 0ºC, aunque en algunos puntos concretos podría llegar a superar los 15ºC.
la fuerza del campo gravitatorio disminuye de forma proporcional al cuadrado de la distancia que hay entre el planeta y el punto considerado. Esto hace que conforme nos alejamos de la superficie terrestre la intensidad del campo gravitatorio disminuye con lo que la posibilidad de retener moléculas de gases es mucho menor.
La velocidad del sonido en la estratosfera es más baja que en la troposfera debido a su baja densidad. El sonido necesita un soporte material elástico para propagarse, así que cuanto más “alejadas” estén unas partículas materiales de otras, más dificultades tiene el sonido para propagarse. Así en la estratosfera, el sonido se transmite a 1.100 km/h (o unos 305 m/s) en lugar de los 1224 km/h (o 340 m/s) que se registran en la troposfera. Por tanto, en la estratosfera, la barrera del sonido se alcanza a una velocidad inferior a la troposfera porque hay menos rozamiento.
Similitudes...
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Cómo funciona un globo estratosférico
Si bien etimológicamente, el globo estratosférico podría catalogarse meramente como un vehículo de transporte de instrumental, en realidad deberíamos hablar de él como un sistema compuesto por varios subsistemas intrínsecamente relacionados.
Su principio de funcionamiento se basa en el principio de Arquímedes, a traves del empuje ascensional que ejerce un gas más liviano que el aire (por lo general Hidrógeno o Helio o el mismo aire atmosférico que al ser calentado se expande y aligera) sobre el interior de la envoltura, haciendo que ésta se eleve arrastrando consigo su carga.
Su principio de funcionamiento se basa en el principio de Arquímedes, a traves del empuje ascensional que ejerce un gas más liviano que el aire (por lo general Hidrógeno o Helio o el mismo aire atmosférico que al ser calentado se expande y aligera) sobre el interior de la envoltura, haciendo que ésta se eleve arrastrando consigo su carga.
Composición
Tiene dos componentes principales : el globo, y, colgando de éste, el tren de vuelo donde se ubican todos los instrumentos necesarios para su operación:
- Un mecanismo para la separación de la carga util
- Paracaidas para la recuperación del instrumental
- Un sistema de comunicaciones para transmitir y recibir comandos, tanto para el globo como para los instrumentos de a bordo
- Telemetría de altura, presión, temperatura y posición del conjunto
- Reflector pasivo de radar
- Mecanismo de eyección de lastre
- Fuente de alimentación (baterías) y de ser necesario, paneles solares
En ocasiones, dependiendo de la naturaleza de las observaciones a realizar, la carga util se monta sobre una estructura contenedora denominada góndola, que puede destinarse simplemente a proteger los delicados instrumentos al momento del aterrizaje o puede ser parte importante de la experiencia, incorporando mecanismos de apuntamiento muy precisos o contenedores presurizados.
Tipos de globos
Infinitos.
Pero podemos dividirlos funcionalmente en dos grandes grupos: abiertos o cerrados.
Los primeros, llamados también de "presión cero", poseen su parte inferior abierta de manera tal que cuando ascienden, el gas que contienen se expande hasta alcanzar un estado de equilibrio entre la presión exterior e interior (de allí lo de presión cero). Cualquier aumento de la presión interna debido por ejemplo al calentamiento producido por el sol, automáticamente es compensado por medio del venteo natural de gas por su parte inferior o por tubos de venteo adosados al mismo. Tienen gran capacidad de carga ( 3 To) y duración máxima de vuelo de 7 dias.
Los segundos también llamados de "superpresión" son compartimientos completamente cerrados y estancos que no dejan entrar aire ni salir gas. Al producirse el incremento de la presión interna durante el ascenso (proceso denominado "superpresurización") ésta es soportada por la envoltura reforzada del balón, que se expande hasta alcanzar el punto máximo y entrar en equilibrio, impidiendo que el mismo se siga elevando. Limitados en el peso que pueden elevar pero pueden efectuar vuelos de varios meses.
Los primeros, llamados también de "presión cero", poseen su parte inferior abierta de manera tal que cuando ascienden, el gas que contienen se expande hasta alcanzar un estado de equilibrio entre la presión exterior e interior (de allí lo de presión cero). Cualquier aumento de la presión interna debido por ejemplo al calentamiento producido por el sol, automáticamente es compensado por medio del venteo natural de gas por su parte inferior o por tubos de venteo adosados al mismo. Tienen gran capacidad de carga ( 3 To) y duración máxima de vuelo de 7 dias.
Los segundos también llamados de "superpresión" son compartimientos completamente cerrados y estancos que no dejan entrar aire ni salir gas. Al producirse el incremento de la presión interna durante el ascenso (proceso denominado "superpresurización") ésta es soportada por la envoltura reforzada del balón, que se expande hasta alcanzar el punto máximo y entrar en equilibrio, impidiendo que el mismo se siga elevando. Limitados en el peso que pueden elevar pero pueden efectuar vuelos de varios meses.
Materiales y construcción
Los globos estratosféricos son construidos a partir de materiales plásticos como el polietileno, mylar o composiciones multicapa de otros compuestos derivados de estos. En general se trata de films cuyo grosor es de apenas unos pocos micrones, y por lo tanto son extremadamente livianos y resistentes, aunque delicados para su manejo.
Para su fabricación se cortan "gajos" de dicho material que luego se unen entre si por calor más algun adhesivo especialmente formulado para no agregar demasiado peso al conjunto. En ocasiones se incluyen como refuerzos en dichas uniones las llamadas cintas de carga (load tapes) de algun material mas resistente que ayuda a soportar mejor tanto la presión interna como la tracción mécanica que provoca la carga útil.
Durante la construcción se procede a adosar en la parte superior ,o ápice, una placa de material plastico en donde se montará antes del lanzamiento una válvula (para permitir la salida de gas) y en la parte inferior, o apéndice, se localiza un anillo de aluminio que los cierra (aunque no completamente) y desde donde se engancha el resto del tren de vuelo.
El proceso de elaboración requiere una enorme infraestructura y grandes espacios de trabajo para el corte y pegado de los gajos por lo que actualmente existen pocas empresas (4 o 5 en todo el mundo) capaces de construirlos. Para tener una idea de su dimensión diremos que un globo de los más grandes, con un volumen cercano al millon de metros cubicos, una vez terminado posee una superficie de polietileno de varias hectareas y adquiere una vez en vuelo y completamente expandido un diámetro cercano a los 200 metros.
Para su fabricación se cortan "gajos" de dicho material que luego se unen entre si por calor más algun adhesivo especialmente formulado para no agregar demasiado peso al conjunto. En ocasiones se incluyen como refuerzos en dichas uniones las llamadas cintas de carga (load tapes) de algun material mas resistente que ayuda a soportar mejor tanto la presión interna como la tracción mécanica que provoca la carga útil.
Durante la construcción se procede a adosar en la parte superior ,o ápice, una placa de material plastico en donde se montará antes del lanzamiento una válvula (para permitir la salida de gas) y en la parte inferior, o apéndice, se localiza un anillo de aluminio que los cierra (aunque no completamente) y desde donde se engancha el resto del tren de vuelo.
El proceso de elaboración requiere una enorme infraestructura y grandes espacios de trabajo para el corte y pegado de los gajos por lo que actualmente existen pocas empresas (4 o 5 en todo el mundo) capaces de construirlos. Para tener una idea de su dimensión diremos que un globo de los más grandes, con un volumen cercano al millon de metros cubicos, una vez terminado posee una superficie de polietileno de varias hectareas y adquiere una vez en vuelo y completamente expandido un diámetro cercano a los 200 metros.
Las etapas del vuelo
Inflado
Primeramente se despliega el globo sobre una tela plastica en el terreno de lanzamiento para evitar que este resulte dañado.
Luego se hace pasar la envoltura del globo entre dos rodillos (imagen izq.), y se inyecta a traves de las mangas de inflado una cantidad de gas necesaria para alcanzar flotabilidad neutra (es decir mantenerse elevado y en equilibrio con su carga a ras del piso).
Posteriormente se agrega entre un 2 y un 15 por ciento adicional de gas en la burbuja que servirá para acelerar verticalmente a todo el conjunto.
El gas, al ingresar al balón crea una burbuja de reducido tamaño que sostenida por los rodillos resiste mejor la acción del viento. Dicha porción inflada se situa "viento arriba" de la carga.
Primeramente se despliega el globo sobre una tela plastica en el terreno de lanzamiento para evitar que este resulte dañado.
Luego se hace pasar la envoltura del globo entre dos rodillos (imagen izq.), y se inyecta a traves de las mangas de inflado una cantidad de gas necesaria para alcanzar flotabilidad neutra (es decir mantenerse elevado y en equilibrio con su carga a ras del piso).
Posteriormente se agrega entre un 2 y un 15 por ciento adicional de gas en la burbuja que servirá para acelerar verticalmente a todo el conjunto.
El gas, al ingresar al balón crea una burbuja de reducido tamaño que sostenida por los rodillos resiste mejor la acción del viento. Dicha porción inflada se situa "viento arriba" de la carga.
Lanzamiento
El objetivo de la fase de lanzamiento es el de lograr la elevación vertical sin daños del largo globo y su tren de instrumentos hasta que éste se situe sobre la carga útil y la eleve sin dañarla. Si bien existen muchas técnicas de lanzamiento, las cuales varian esencialmente dependiendo de la infraestructura del sitio desde el cual se realiza, las condiciones atmosféricas, el tipo de carga útil a transportar y el volumen del globo a lanzar, todas se reducen en mayor o menor medida a dos tipos: estático en el que se ajusta la posición del globo inflado de manera que este se situe naturalmente sobre su carga y el dinámico en el cual un vehiculo lanzador maniobra con la carga debajo del globo mientras se eleva para lograr que la tome en su ascenso.
Al momento del lanzamiento, lo que se hace es desplazar uno de los rodillos para liberar el globo (imagen der.), el cual, empujado por el viento mientras se eleva, se dirige hacia la carga útil -ubicada "viento abajo" del globo- y la toma.
Si las cargas son pequeñas todo el tren de vuelo se distribuye sobre el suelo y es tomado por el globo desde allí o de manos de algunas personas que lo sostienen y acompañan el trayecto del globo corriendo. En cambio, con cargas más pesadas o delicadas, es necesario contar con un vehículo lanzador que sostiene la carga útil y que al momento del lanzamiento se desplaza, acompañando al globo en su recorrido de ascenso inicial hasta que éste se sitúa verticalmente sobre el vehículo y toma la carga. De esta manera, se evitan que la góndola toque el piso ó sea arrastrada. Los vehiculos lanzadores pueden ser desde pequeños camiones y grúas hasta complejas maquinarias especialmente construídas para tal fin.
Ascenso inicial El objetivo de la fase de lanzamiento es el de lograr la elevación vertical sin daños del largo globo y su tren de instrumentos hasta que éste se situe sobre la carga útil y la eleve sin dañarla. Si bien existen muchas técnicas de lanzamiento, las cuales varian esencialmente dependiendo de la infraestructura del sitio desde el cual se realiza, las condiciones atmosféricas, el tipo de carga útil a transportar y el volumen del globo a lanzar, todas se reducen en mayor o menor medida a dos tipos: estático en el que se ajusta la posición del globo inflado de manera que este se situe naturalmente sobre su carga y el dinámico en el cual un vehiculo lanzador maniobra con la carga debajo del globo mientras se eleva para lograr que la tome en su ascenso.
Al momento del lanzamiento, lo que se hace es desplazar uno de los rodillos para liberar el globo (imagen der.), el cual, empujado por el viento mientras se eleva, se dirige hacia la carga útil -ubicada "viento abajo" del globo- y la toma.
Si las cargas son pequeñas todo el tren de vuelo se distribuye sobre el suelo y es tomado por el globo desde allí o de manos de algunas personas que lo sostienen y acompañan el trayecto del globo corriendo. En cambio, con cargas más pesadas o delicadas, es necesario contar con un vehículo lanzador que sostiene la carga útil y que al momento del lanzamiento se desplaza, acompañando al globo en su recorrido de ascenso inicial hasta que éste se sitúa verticalmente sobre el vehículo y toma la carga. De esta manera, se evitan que la góndola toque el piso ó sea arrastrada. Los vehiculos lanzadores pueden ser desde pequeños camiones y grúas hasta complejas maquinarias especialmente construídas para tal fin.
Una vez en el aire, el globo con su carga comienza el ascenso (imagen izq.) a una velocidad que está directamente relacionada con el peso del conjunto y con esa cantidad extra de gas inyectada en la burbuja durante el inflado que se denomina "Impulso Libre" (free lift). La velocidad de subida promedio de un globos está en el orden de los 200 metros por minuto.
La porción más crítica de esta fase del vuelo está dada por el ingreso del globo a la Tropopausa, que es una capa de transición que se ubica entre los 5 y 10 kilometros de altura justo entre la tropósfera y la estratósfera.
Su principal característica es que presenta las temperaturas mas bajas de toda la capa atmosférica en su conjunto (hasta -90ºC) y en ocasiones, es atravesada por corrientes en chorro muy fuertes siendo una zona habitual de roturas y fallas en los globos, debido a que el material que los compone se vuelve muy quebradizo con el frío extremo.
Una vez superada la tropopausa, podría decirse que ya está "casi" completo el ascenso. Y decimos casi pues el otro momento critico es cuando el balón alcanza su techo máximo, es decir la altura de flotación. Aquí el balón pierde algo del gas contenido en función de una busqueda natural de equilibrio entre la presión interna y externa, descendiendo un poco. Una analogía simple de este proceso la tenemos si nos situáramos en el fondo de una piscina y soltáramos desde allí una pelota de ping-pong: ésta saldría disparada hacia arriba, y luego de romper la superficie del agua, caería de nuevo sobre ésta flotando. A diferencia de lo que ocurre con la pelotita que no podrá elevarse mas alla de la superficie del agua, la altura de vuelo del balón estará dada por su tamaño, peso y cantidad de gas contenido.
Fase de vuelo Durante el ascenso, el globo experimentará cambios en su dirección de desplazamiento debido a que en cada nivel existen corrientes de aire de intensidad y dirección variadas. En cambio, una vez alcanzada la altura de vuelo, se desplazará mas o menos al mismo nivel de vuelo siendo trasladado por las corrientes imperantes en dichos estratos. En este estadio del vuelo el globo se encuentra completamente expandido alcanzando en el caso de los modelos mas grandes un diámetro cercano a los 200 metros .
Durante esta fase el gas del balón experimentará variaciones de temperatura que incidirán directamente en la sustentación del conjunto, descendiendo al enfriarse y a la inversa cuando por influjo de la luz solar el gas se caliente. Para compensar el descenso nocturno y prolongar el vuelo, muchos balones transportan contenedores de lastre -formado por finísimas partículas de acero- que se activan ya sea por comando o automáticamente soltando su contenido y aligerando así el peso total para volver a ganar altura. No obstante, al llegar el día, el gas será calentado y se expandirá momento en el cual se repetirá la expulsión o venteo del gas sobrante, adquiriendo una altura de flotación sensiblemente inferior que al inicio del vuelo el día anterior.
Como es obvio, este juego de contracciones y expansiones no puede sostenerse por mucho tiempo, ya sea por exceso de pérdida de gas o por agotamiento del lastre. Un vuelo en condiciones normales dura pues, desde unas pocas horas hasta -a lo sumo- 2 o 3 días.
Durante esta fase el gas del balón experimentará variaciones de temperatura que incidirán directamente en la sustentación del conjunto, descendiendo al enfriarse y a la inversa cuando por influjo de la luz solar el gas se caliente. Para compensar el descenso nocturno y prolongar el vuelo, muchos balones transportan contenedores de lastre -formado por finísimas partículas de acero- que se activan ya sea por comando o automáticamente soltando su contenido y aligerando así el peso total para volver a ganar altura. No obstante, al llegar el día, el gas será calentado y se expandirá momento en el cual se repetirá la expulsión o venteo del gas sobrante, adquiriendo una altura de flotación sensiblemente inferior que al inicio del vuelo el día anterior.
Como es obvio, este juego de contracciones y expansiones no puede sostenerse por mucho tiempo, ya sea por exceso de pérdida de gas o por agotamiento del lastre. Un vuelo en condiciones normales dura pues, desde unas pocas horas hasta -a lo sumo- 2 o 3 días.
Descenso y recuperación
Una vez finalizada la fase de vuelo en flotación y habiendo culminado las experiencias científicas programadas, comienza la fase de finalización del vuelo.
Generalmente, el globo es seguido por un avión o helicoptero durante buena parte de su trayecto, o al menos en este tramo final. Los técnicos de vuelo a cargo eligen una zona poco poblada que resulte adecuada para el descenso seguro de la carga útil y se procede a transmitir una señal de radio que activa el mecanismo de separación. En ese momento la carga util se desprende del globo y permanece en caida libre durante unos segundos hasta que se produce la apertura del paracaidas.
Paralelamente se produce el desgarramiento de una de las paredes o gajos del globo, liberando masivamente el gas y forzando así su caida. A medida que la carga util se aproxima a capas atmosféricas mas densas, el efecto del rozamiento del aire produce la desaceleración progresiva del descenso evitando un choque destructivo de esta contra el suelo. La fase de descenso promedio dura entre 30 y 45 minutos.
Al tocar tierra, se activa un segundo sistema de separación que desprende el paracaidas de la carga util para evitar que el viento en superficie lo infle y actue como una "vela" arrastrando la carga por el suelo. Una vez localizada la gondola, el equipo de recuperación en tierra se encargará de disponer del instrumental, los restos del globo -si estos son encontrados- y de evaluar los posibles daños ocasionados a la propiedad en que se produjo el descenso, para una eventual compensación.
http://naturalmenteciencias.wordpress.com/2012/10/14/un-salto-desde-la-estratosfera-para-hablar-de-la-atmosfera/
Una vez finalizada la fase de vuelo en flotación y habiendo culminado las experiencias científicas programadas, comienza la fase de finalización del vuelo.
Generalmente, el globo es seguido por un avión o helicoptero durante buena parte de su trayecto, o al menos en este tramo final. Los técnicos de vuelo a cargo eligen una zona poco poblada que resulte adecuada para el descenso seguro de la carga útil y se procede a transmitir una señal de radio que activa el mecanismo de separación. En ese momento la carga util se desprende del globo y permanece en caida libre durante unos segundos hasta que se produce la apertura del paracaidas.
Paralelamente se produce el desgarramiento de una de las paredes o gajos del globo, liberando masivamente el gas y forzando así su caida. A medida que la carga util se aproxima a capas atmosféricas mas densas, el efecto del rozamiento del aire produce la desaceleración progresiva del descenso evitando un choque destructivo de esta contra el suelo. La fase de descenso promedio dura entre 30 y 45 minutos.
Al tocar tierra, se activa un segundo sistema de separación que desprende el paracaidas de la carga util para evitar que el viento en superficie lo infle y actue como una "vela" arrastrando la carga por el suelo. Una vez localizada la gondola, el equipo de recuperación en tierra se encargará de disponer del instrumental, los restos del globo -si estos son encontrados- y de evaluar los posibles daños ocasionados a la propiedad en que se produjo el descenso, para una eventual compensación.
http://naturalmenteciencias.wordpress.com/2012/10/14/un-salto-desde-la-estratosfera-para-hablar-de-la-atmosfera/
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