Was wird in der Stratosphäre erforscht?

Am 12. April werden wir unseren Server in die Stratosphäre schicken. In Kürze werden wir ausführlich über die technische Ausstattung unseres Projekts „ Space Data Center “ schreiben. In der Zwischenzeit wollen wir darüber sprechen, warum Flüge in die Stratosphäre heute genutzt werden.

NASA Research Stratostat

Der Raum ist viel näher als es uns scheint. Und dies ist keine schöne Metapher: Heute wird die Grenze der Erdatmosphäre auf einer Höhe von 100 bis 122 km akzeptiert. Bereits nach 30 km in der Stratosphäre verbleiben jedoch 99% der Luftmasse unter Ihnen. Das letzte Prozent der Luft ist auf den verbleibenden 70 bis 90 km Höhe „verteilt“. Zum Vergleich: Auf Meereshöhe beträgt der durchschnittliche Luftdruck etwa 1000 Millibar und bei 30 km etwa 12 Millibar. Da die Stratosphäre der „Ozonschild“ ist, ist die Sonneneinstrahlung im oberen Teil viel höher. Nur die Temperatur wird aus dem harmonischen Bild einer rauen, fast luftlosen Temperatur herausgeschmissen: von -75 ° C für 12 km steigt sie für 45 km auf 0 ° C (manchmal erwärmt sie sich bereits 30 km auf eine solche Temperatur, obwohl normalerweise hier -20 ...- 10 ° C. )

Aufgrund der Gesamtheit der Bedingungen wird der Höhenbereich von 30 bis 40 km heute manchmal als „Prekosmos“ bezeichnet und wird aktiv für alle Arten wissenschaftlicher Forschung genutzt, die nur einen minimalen atmosphärischen Einfluss erfordern. Das heißt, in der oberen Stratosphäre können Sie kostengünstig Forschung und Tests durchführen, ohne Geld für einen vollwertigen Start ins All auszugeben.

Der weltweit erste stratosphärische Ballon wurde vom Wissenschaftler Auguste Picard gebaut, um kosmische Strahlen zu untersuchen. Die Natur der kosmischen Strahlung bis in die 1940er Jahre. blieb unklar. Untersuchungen zur Wechselwirkung kosmischer Strahlung mit Materie unter Verwendung von Kernemulsionen, die auf Sondenkugeln erzeugt wurden, haben insbesondere zur Entdeckung neuer Elementarteilchen geführt - des Positrons (1932), des Myons (1936) und des π-Mesons (1947).

Trotz des Titels „Vorkosmos“ wird die Stratosphäre heutzutage am häufigsten verwendet, um ... Wettervorhersagen zu erstellen. Nach modernen Konzepten beeinflussen atmosphärische Prozesse in der Stratosphäre das Wetter auf der Erde sehr stark. Daher werden täglich um 12 und 24 Uhr Hunderte von Wetterballons auf der ganzen Welt gleichzeitig gestartet. Hierbei handelt es sich um kleine Ballons, unter denen kleine Hardware-Blöcke angebracht sind, die beim Aufstieg in die Stratosphäre Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und -richtung aufzeichnen. Informationen aus Wetterballons werden in einem einzigen Informationssystem gesammelt und in Wettervorhersagemodellen verwendet. Wenn sich heute beispielsweise Luftmassen von Afrika nach Nordnordosten bewegen, wird diese atmosphärische Front bei dieser Geschwindigkeit in ein paar Tagen in Europa auftreten und so weiter.


Außerdem werden Studien in der Stratosphäre durchgeführt, in der sich die Atmosphäre im Weg befindet, und es ist zu teuer, darüber hinauszugehen. Und die Atmosphäre wird normalerweise von Astronomen gestört. Bereits in den 1950er Jahren wurde in den USA das weltweit erste stratosphärische Teleskop mit einem Durchmesser des Hauptspiegels von 30 cm auf den Markt gebracht, das zu dieser Zeit unvergleichliche Fotos der Sonnenkorona machte. 1966 startete eine 8-Tonnen-Plattform mit dem automatischen Saturn-Observatorium zum Flug, um unseren Stern unter einem Stratosphärenballon abzuschießen. Der Hauptspiegel ihres Teleskops hatte einen Durchmesser von 50 cm (obwohl er strukturell für einen meterlangen Spiegel ausgelegt war).



Auch Teleskope im Röntgen- und Infrarotbereich sind in die Stratosphäre geflogen; Für sie ist der Einfluss der Atmosphäre viel schädlicher, da er diese Arten von Strahlung absorbiert.


Eine weitere interessante Aufgabe ist das Studium der Silberwolken. Dies ist ein seltenes atmosphärisches Phänomen, das vor etwa 130 Jahren kurz nach dem Ausbruch des Vulkans Krakatau auftrat. Silberne Wolken bilden sich in einer Höhe von etwa 80 km nur von Mai bis September und nur in hohen Breiten. Sie werden erst sichtbar, wenn die Sonne fast untergegangen ist und sich 6–16 ° über dem Horizont befindet.


Silberne Wolken wurden untersucht, seit sie 1885 zum ersten Mal gesehen wurden. Es ist immer noch nicht genau bekannt, woher sie kommen. Einer Version zufolge fiel der kleinste Staub eines Vulkanausbruchs in die Mesosphäre, und seine Partikel kondensieren unter bestimmten Bedingungen Feuchtigkeit und werden sichtbar. Und für einige Jahre tauchte eine neue Hypothese auf, dass Methan in der oberen Atmosphäre aufsteigt, mit kosmischem Staub interagiert und sich in Eiskristalle verwandelt.

Die Stratosphäre ist eine große Hilfe bei der Erforschung des Weltraums. Die Bedingungen dort sind denen im Weltraum sehr ähnlich: Der Druck ist 100-mal niedriger als auf Meereshöhe, die hohe Sonneneinstrahlung, bei steigender Temperatur gibt es einen sehr starken Temperaturabfall, der auch für den Weltraum charakteristisch ist: Der Unterschied zwischen der "Sonnen" - und der "Schatten" -Seite kann 170 erreichen Grad.

Karte zum Transport von Bakterien auf einem Stratostaten

Während einer der Sonnenfinsternisse führte die NASA eine Untersuchung des Verhaltens von Bakterien in einer dem Mars ähnlichen Umgebung durch. Die Atmosphäre des Mars an der Oberfläche ist etwa 100-mal geringer als die der Erde, mit kühleren Temperaturen und viel Strahlung. Unter normalen Bedingungen ähnelt der obere Teil unserer Stratosphäre den Marsbedingungen, und während einer Sonnenfinsternis nimmt die Ähnlichkeit mit dem Mars zu. Der Mond hemmt die Emission von Strahlung und Wärme von der Sonne, blockiert bestimmte ultraviolette Strahlen, die in der Marsatmosphäre weniger häufig sind, und senkt die Temperatur in der Stratosphäre weiter. Im Allgemeinen ist die Stratosphäre ein ausgezeichneter Sandkasten zum Testen verschiedener Geräte und Materialien.

Ein weiteres interessantes Gebiet der Stratosphärenforschung ist das Testen von Satellitenkommunikationssystemen. Aufgrund der Sphärizität der Erde ist die Reichweite der direkten Funkkommunikation auf der Oberfläche des Planeten auf etwa 27 km begrenzt. Dies ist die Entfernung zum Horizont. Und wenn Sie den Sender in der Stratosphäre aufnehmen, wird er mehrere hundert Kilometer lang „treffen“. Dies reicht für Tests in vollem Umfang aus.

Außerdem werden biologische Experimente in der Stratosphäre durchgeführt: Sie untersuchen die Überlebensfähigkeit verschiedener lebender Organismen unter Bedingungen mit hohem radioaktivem Hintergrund, die Astronauten immer außerhalb unserer Atmosphäre begleiten.

Aber die Menschen selbst sind seltene Gäste in einer Höhe von 30 km. Normalerweise sind sie nur hier, wenn sie von einer Rakete transportiert werden. In den 1950er und 60er Jahren wurden mehrere superhohe Fallschirmsprünge in der Stratosphäre durchgeführt, aber in den letzten 40-50 Jahren gab es nur zwei. Der letzte, der sensationellste ist Felix Baumgartners Sprung aus einer Höhe von mehr als 36 km.

Vergnügen ist extrem teuer: Sie benötigen einen großen Stratosphärenballon, eine Hebekapsel, einen Raumanzug mit einem lebenserhaltenden System - alles in allem kostet es Millionen von Dollar.

Schließlich ist eine der strategischen Richtungen in der Forschung die Suche nach Strukturmaterialien, die hinsichtlich Volumen, Masse und Festigkeit am effektivsten sind, da eine der schwierigsten und teuersten Aufgaben bei der Schaffung von Orbital- und Planetenobjekten, die für Menschen zum Bleiben bestimmt sind, darin besteht, große Elemente von der Erde zu liefern Designs. Und in der Stratosphäre wird das Verhalten von Polymer-Verbundwerkstoffen untersucht, von denen aus sie in Zukunft ganze Räume im Orbit, auf dem Mond oder auf dem Mars (mit anschließender Aushärtung) blasen wollen. Wissenschaftler fanden heraus, wie sich das Material während des Aushärtens verhält, mit welcher Geschwindigkeit und mit welchen Eigenschaften es erworben wurde. Von frisch können Sie sich an die Untersuchung von Kohlefasermaterial erinnern.


Natürlich wird unser neues Projekt „ Space Data Center “ um ein Vielfaches billiger sein als die genannten Experimente. Jetzt läuft der Start in vollem Gange mit den zuständigen Behörden. Die meisten Geräte sind angekommen, der Server ist zusammengebaut und wir verbinden die Komponenten miteinander.

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Wir laden Sie ein, an unserem Experiment teilzunehmen und Ihre Nachricht am 12. April an unseren Server in der Stratosphäre zu senden .