บอลลูนของจีนที่ลอยไปทั่วสหรัฐเมื่อสัปดาห์ที่แล้วบินสูงกว่าเครื่องบินโดยสารมาก พวกเขาสามารถเดินทางได้สูงแค่ไหนและไกลแค่ไหน?

(เครดิตรูปภาพ: Marty Melville/AFP/Getty Images )

โดย สตีเฟน ดาวลิ่ง

10 กุมภาพันธ์ 2566

 

บอลลูนของจีนที่ลอยไปทั่วสหรัฐเมื่อสัปดาห์ที่แล้วบินสูงกว่าเครื่องบินโดยสารมาก พวกเขาสามารถเดินทางได้สูงแค่ไหนและไกลแค่ไหน?

เดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2545 บอลลูนที่ปล่อยจากSanriku Balloon Center (SBC) ทางตอนเหนือของญี่ปุ่น ทำลายสถิติความสูงที่มนุษย์เคยสร้างไว้อย่างเงียบ ๆ

 

มันลอยผ่านความสูงอย่างรวดเร็วจากการขึ้นบอลลูนที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในปี 1783 – มันพุ่งผ่านการบินบอลลูนในปี 1901 ซึ่งสูงถึง 10.8 กม. (35,433 ฟุต) และนำไปสู่การค้นพบชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ มันร่อนผ่านทุกความสูงที่บันทึกโดยเครื่องบินทุกประเภท ไม่ว่าจะเป็นเฮลิคอปเตอร์ เครื่องบินขับเคลื่อนด้วยใบพัด หรือเครื่องบินไอพ่น

 

บอลลูนยังสูงกว่าความสูงที่ทำลายสถิติของAlan Eustace อดีตผู้บริหารของ Googleในปี 2014 เมื่อเขาขึ้นไปโดยบอลลูนถึง 135,899 ฟุต (41.4 กม.) ก่อนที่เขาจะก้าวออกจากแคปซูลและดิ่งลงสู่พื้นโลก

 

มันเคลื่อนตัวขึ้นไปเรื่อยๆ ผ่านส่วนบนของชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศชั้นมีโซสเฟียร์ ซึ่งรวมถึงส่วนที่เย็นที่สุดของชั้นบรรยากาศด้วย ที่นี่ อุณหภูมิอาจลดลงถึง -143C (-225F) ซึ่งเย็นกว่าอุณหภูมิใดๆ ที่เคยบันทึกไว้บนพื้นผิวโลก 

 

ในที่สุดบอลลูนก็ขึ้นไปถึงความสูง 53 กม. (173,900 ฟุต) เหนือพื้นผิว มีเพียงวัตถุที่ยิงด้วยจรวดหรือยิงออกจากปืนใหญ่เท่านั้นที่พุ่งสูงขึ้น มันคือบอลลูนแทนที่จะเป็นเครื่องบินที่นำมนุษย์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เข้าใกล้ขอบอวกาศมากที่สุด

 

อุปกรณ์การบินที่ดูเรียบง่ายเหล่านี้สามารถนำเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ไปไว้ในที่ซึ่งเครื่องบินลำอื่นไม่สามารถทำได้ และอยู่ในนั้นได้นานขึ้น

 

ในวันหลังจากที่บอลลูนตรวจการณ์ของจีนถูกยิงตกขณะที่ลอยอยู่สูงเกือบ 18 กม. (60,000 ฟุต) เหนือสหรัฐอเมริกา BBC Future มองว่าเหตุใดบอลลูนจึงมักเป็นตัวเลือกของนักวิทยาศาสตร์ บริษัทอินเทอร์เน็ต นักพยากรณ์อากาศ และ อาจเป็นหน่วยงานสอดแนมของรัฐบาล 

 

ลูกโป่งสามารถไปได้สูงแค่ไหน?

บอลลูนที่ขึ้นไปถึงระดับความสูง เช่น บอลลูนที่สร้างสถิติใหม่ในปี 2545 หรือบอลลูนของจีนซึ่งก่อให้เกิดเหตุการณ์ทางการทูตกับสหรัฐฯ ในเดือนนี้ เห็นได้ชัดว่าเป็นคนละสายพันธุ์กับบอลลูนลมร้อนที่ใช้สำหรับจอยไรด์ ต้องใช้อะไรบ้างในการสร้างงานฝีมือให้สูงขึ้นได้และยืนหยัดอยู่ได้เมื่อไปถึงที่นั่น

บอลลูนของจีนที่ลอยอยู่เหนือสหรัฐฯ ในเดือนนี้ทำให้เกิดเหตุการณ์ทางการทูต แม้ว่าจีนจะปฏิเสธว่าไม่ได้สอดแนมก็ตาม (Credit: Reuters)

_________________________________

 

Russ Van Der Werff ผู้ผลิตบอลลูนบนพื้นที่สูงของสหรัฐฯRaven Aerostarมีแนวคิดที่ดีกว่าส่วนใหญ่ Van Der Werff รองประธานฝ่ายโซลูชันสตราโตสเฟียร์ของบริษัท เป็นวิศวกรที่เป็นหัวหน้าทีมออกแบบบอลลูนเพื่อใช้เหนือพื้นที่การบินหลายกิโลเมตร Raven Aerostar ทำงานทั้งในภาคกลาโหมและการค้า และออกแบบบอลลูนสำหรับโครงการอินเทอร์เน็ตฉุกเฉิน ของ Google Loon ( อ่านเพิ่มเติมว่าบอลลูนของ Google ทำให้ผู้สร้างประหลาดใจได้อย่างไร)

 

ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา Raven Aerostar ปล่อยบอลลูนไปแล้วกว่า 3,000 ลูก และปรับปรุงวิธีการสร้างบอลลูนตลอดเส้นทาง "เราทำพลาสติกในสูตรต่างๆ กัน และเรามีของที่เป็นกรรมสิทธิ์อยู่ 2-3 อย่างที่เราใช้อยู่ตอนนี้ ซึ่งดีกว่าที่ใช้เมื่อ 10 ปีก่อนอย่างเห็นได้ชัด อีกสิ่งหนึ่งคือวิธีการที่พลาสติกถูกต่อหรือเชื่อม รวมกันเป็นกระบวนการพิเศษที่เราทำซ้ำหลายครั้ง"

 

การปรับปรุงเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้บอลลูนลอยสูงขึ้น แต่ยังช่วยให้ลอยได้นานขึ้นอีกด้วย "เพื่อให้คุณมีความคิดบางอย่าง Thunderhead ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ในปัจจุบันของเรา ตอนนี้เราได้ทำการบินในระยะเวลา 150 วันที่ผ่านมาด้วยบอลลูนลูกเดียว และด้วย Loon สถิติของเราในตอนท้ายคือ 320 วัน นั่นคือตัวเลขที่เราไม่มีเมื่อ 30 ปีก่อนอย่างแน่นอน และวัสดุและเทคนิคการผลิตได้สร้างความแตกต่างอย่างมากในช่วงอายุการใช้งานนั้น" โครงการ Loon ถูกยกเลิกในปี 2021 แต่ Van Der Werff กล่าวว่าเขาคาดว่าบริษัทของเขาจะสามารถเปิดตัวบอลลูนที่จะอยู่สูงไปตลอดทั้งปีปฏิทินในไม่ช้า

 

บอลลูนของจีนถูกยิงตกในสัปดาห์นี้หลังจากครอบคลุมพื้นที่หลายพันไมล์ของมหาสมุทรแปซิฟิกและภาคพื้นทวีปของสหรัฐฯ แสดงให้เห็นระยะทางมหาศาลที่บอลลูนดังกล่าวสามารถครอบคลุมได้ ความสูงที่พวกเขาสามารถเดินทางได้นั้นขึ้นอยู่กับว่าบอลลูนบรรทุกน้ำหนักบรรทุกได้ดีเพียงใด

 

ขบวนบอลลูนของ Loonซึ่งบรรทุกเทคโนโลยีการสื่อสารที่ช่วยให้สามารถเคลื่อนที่ได้ในพื้นที่ห่างไกลหรือพื้นที่ประสบภัยพิบัติ ได้รับการออกแบบให้ปฏิบัติการที่ความสูง 19-25 กม. (62,700-82,500 ฟุต) ซึ่งสูงเป็นสองเท่าของเครื่องบินโดยสารส่วนใหญ่ที่ทำการบิน และสูงกว่าเครื่องบินเจ็ตทางทหารเกือบทั้งหมดยกเว้นเครื่องบินไอพ่นที่เชี่ยวชาญที่สุด

 

บอลลูนระดับความสูงทำอะไรได้บ้าง?

ขึ้นอยู่กับภารกิจของพวกเขา บอลลูนเหล่านี้บรรทุกอะไรก็ได้ตั้งแต่อุปกรณ์การวัดทางวิทยาศาสตร์ไปจนถึงอุปกรณ์สื่อสาร หรือหากเป็นการสอดแนม ก็จะมีเซ็นเซอร์หรือกล้องสำหรับสังเกตการณ์พื้นด้านล่าง Van Der Werff กล่าวว่าเป็นสภาพแวดล้อมที่ท้าทายในการออกแบบอุปกรณ์ "การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับบอลลูนนั้นเหมือนกับการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานอวกาศ บรรยากาศที่ความสูงเพียง 90,000 ฟุต (27.2 กม.) มีความหนาแน่นประมาณ 1% ที่นี่

 

"อากาศบนนั้นหนาวมาก เราจะลงไปที่ -80C (-112F)" เขากล่าว "แต่สิ่งที่น่าขบขันและน่าสนใจก็คือ โดยทั่วไปแล้ว เมื่อผู้คนออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับสตราโตสเฟียร์ พวกเขามีปัญหาในการทำให้เย็นมากกว่าทำให้อบอุ่น เพราะข้างบนไม่มีอากาศ ดังนั้นคุณทำไม่ได้ เป่าพัดลมผ่านฮีทซิงค์เพื่อไล่ความร้อนออก ในทางกลับกัน ความท้าทายคือสิ่งนี้จะบูทขึ้นและทำงานบนพื้น ดังนั้น คุณต้องทำงานในสภาพแวดล้อมนั้นแล้วเปลี่ยนไปใช้สภาพแวดล้อมอื่น [ที่ความสูง 90,000 ฟุต ] ซึ่งเป็นความท้าทาย"

Raven Aerostar ได้เปิดตัวบอลลูนสูงมากกว่า 3,000 ลูกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา (Credit: Raven Aerostar)

__________________________________

การรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้นให้ทำงานเหนือพื้นผิวโลกมากกว่า 20 กม. ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายเช่นกัน "การบินส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังคงใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล" Van Der Werff กล่าว "เมื่อคุณเผาเชื้อเพลิงเครื่องบิน คุณจะมีพลังมหาศาล เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ อุปกรณ์สื่อสารที่ออกแบบมาสำหรับเครื่องบินจะใช้พลังงานมาก เพราะพลังงานไม่ใช่ข้อจำกัดใหญ่หลวงสำหรับเครื่องบินส่วนใหญ่"

 

เครื่องมือที่บรรทุกด้วยบอลลูนต้องการโซลูชันอื่น

 

Van Der Werff กล่าวว่า "เราใช้พลังงานทั้งหมดของเราผ่านแสงอาทิตย์ในตอนกลางวัน ชาร์จแบตเตอรี่ แล้วล่องลอยไปในตอนกลางคืนและแบตเตอรี่" "จากนั้นเมื่อเราเคลื่อนบอลลูนขึ้นและลง เราจะใช้คอมเพรสเซอร์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งสามารถดึงได้สูงถึง 800W มีข้อจำกัดด้านการออกแบบที่แท้จริงเกี่ยวกับการใช้พลังงานสำหรับเซ็นเซอร์สำหรับชุดคิท ชุดอุปกรณ์สื่อสาร"

 

คุณจะควบคุมบอลลูนแบบนี้ได้อย่างไร?

การเปลี่ยนทิศทางของบอลลูนที่ระดับความสูงเช่นนี้ก็เป็นเรื่องยากเช่นกัน Van Der Werff กล่าวว่าวิธีที่ดีที่สุดคือการเคลื่อนบอลลูนขึ้นและลง ซึ่งจะทำให้บอลลูนสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ได้ "มันเรียกว่าสตราโตสเฟียร์เพราะมีชั้นบรรยากาศต่างๆ กัน สิ่งที่เราพบในการบินบอลลูนเหล่านั้นก็คือในระดับความสูงต่างๆ นั้น จริงๆ แล้วมีความเร็วและทิศทางลมค่อนข้างหลากหลาย คุณมีชั้นต่างๆ เหล่านี้โดยที่ ลมพัดไปคนละทิศละทาง"

 

สิ่งนี้ส่วนใหญ่ไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา และนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังใช้อัลกอริทึมเพื่อทำนายรูปแบบลมในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์

 

หมายความว่าแม้ว่าบอลลูนจะไม่สามารถ "ลอยตัว" ได้เหมือนเครื่องบินโดยการบินไปตามรูปแบบสนามแข่งรอบๆ จุดที่กำหนด แต่ก็สามารถใช้ประโยชน์จากรูปแบบต่างๆ ของลมระหว่างชั้นเหล่านี้ได้

ลูกโป่งของ Steve Randall บางลูกเดินทางได้มากถึง 500 ไมล์ (800 กม.) (Credit: Steve Randall)

____________________________________

เมนู

 

อากาศยาน

สิ่งที่จำเป็นในการสร้างบอลลูนสูง 100,000 ฟุต

แบ่งปันโดยใช้อีเมล

แบ่งปันบน Twitter

แบ่งปันบน Facebook

แบ่งปันบน Linkedin

(เครดิตรูปภาพ: Marty Melville/AFP/Getty Images )

ร่างเงาสองร่างด้านหน้าการออกแบบ Loon (Credit: Marty Melville/AFP/Getty Images)

โดย สตีเฟน ดาวลิ่ง

10 กุมภาพันธ์ 2566

บอลลูนของจีนที่ลอยไปทั่วสหรัฐเมื่อสัปดาห์ที่แล้วบินสูงกว่าเครื่องบินโดยสารมาก พวกเขาสามารถเดินทางได้สูงแค่ไหนและไกลแค่ไหน?

บทความต่อไปด้านล่าง

 

ฉัน

ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2545 บอลลูนที่ปล่อยจากSanriku Balloon Center (SBC) ทางตอนเหนือของญี่ปุ่น ทำลายสถิติความสูงที่มนุษย์เคยสร้างไว้อย่างเงียบ ๆ

 

มันลอยผ่านความสูงอย่างรวดเร็วจากการขึ้นบอลลูนที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในปี 1783 – มันพุ่งผ่านการบินบอลลูนในปี 1901 ซึ่งสูงถึง 10.8 กม. (35,433 ฟุต) และนำไปสู่การค้นพบชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ มันร่อนผ่านทุกความสูงที่บันทึกโดยเครื่องบินทุกประเภท ไม่ว่าจะเป็นเฮลิคอปเตอร์ เครื่องบินขับเคลื่อนด้วยใบพัด หรือเครื่องบินไอพ่น

 

บอลลูนยังสูงกว่าความสูงที่ทำลายสถิติของAlan Eustace อดีตผู้บริหารของ Googleในปี 2014 เมื่อเขาขึ้นไปโดยบอลลูนถึง 135,899 ฟุต (41.4 กม.) ก่อนที่เขาจะก้าวออกจากแคปซูลและดิ่งลงสู่พื้นโลก

 

มันเคลื่อนตัวขึ้นไปเรื่อยๆ ผ่านส่วนบนของชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศชั้นมีโซสเฟียร์ ซึ่งรวมถึงส่วนที่เย็นที่สุดของชั้นบรรยากาศด้วย ที่นี่ อุณหภูมิอาจลดลงถึง -143C (-225F) ซึ่งเย็นกว่าอุณหภูมิใดๆ ที่เคยบันทึกไว้บนพื้นผิวโลก

 

คุณอาจชอบ:

 

ทำไมจีนถึงใช้บอลลูนสอดแนม?

ลูกโป่งที่ลอยไปสุดขอบอวกาศ

ลูกโป่งของ Google ทำให้ผู้สร้างประหลาดใจได้อย่างไร

ในที่สุดบอลลูนก็ขึ้นไปถึงความสูง 53 กม. (173,900 ฟุต) เหนือพื้นผิว มีเพียงวัตถุที่ยิงด้วยจรวดหรือยิงออกจากปืนใหญ่เท่านั้นที่พุ่งสูงขึ้น มันคือบอลลูนแทนที่จะเป็นเครื่องบินที่นำมนุษย์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เข้าใกล้ขอบอวกาศมากที่สุด

 

อุปกรณ์การบินที่ดูเรียบง่ายเหล่านี้สามารถนำเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ไปไว้ในที่ซึ่งเครื่องบินลำอื่นไม่สามารถทำได้ และอยู่ในนั้นได้นานขึ้น

 

ในวันหลังจากที่บอลลูนตรวจการณ์ของจีนถูกยิงตกขณะที่ลอยอยู่สูงเกือบ 18 กม. (60,000 ฟุต) เหนือสหรัฐอเมริกา BBC Future มองว่าเหตุใดบอลลูนจึงมักเป็นตัวเลือกของนักวิทยาศาสตร์ บริษัทอินเทอร์เน็ต นักพยากรณ์อากาศ และ อาจเป็นหน่วยงานสอดแนมของรัฐบาล

 

ลูกโป่งสามารถไปได้สูงแค่ไหน?

 

บอลลูนที่ขึ้นไปถึงระดับความสูง เช่น บอลลูนที่สร้างสถิติใหม่ในปี 2545 หรือบอลลูนของจีนซึ่งก่อให้เกิดเหตุการณ์ทางการทูตกับสหรัฐฯ ในเดือนนี้ เห็นได้ชัดว่าเป็นคนละสายพันธุ์กับบอลลูนลมร้อนที่ใช้สำหรับจอยไรด์ ต้องใช้อะไรบ้างในการสร้างงานฝีมือให้สูงขึ้นได้และยืนหยัดอยู่ได้เมื่อไปถึงที่นั่น

 

บอลลูนของจีนที่ลอยอยู่เหนือสหรัฐฯ ในเดือนนี้ทำให้เกิดเหตุการณ์ทางการทูต แม้ว่าจีนจะปฏิเสธว่าไม่ได้สอดแนมก็ตาม (Credit: Reuters)

บอลลูนของจีนที่ลอยอยู่เหนือสหรัฐฯ ในเดือนนี้ทำให้เกิดเหตุการณ์ทางการทูต แม้ว่าจีนจะปฏิเสธว่าไม่ได้สอดแนมก็ตาม (Credit: Reuters)

 

Russ Van Der Werff ผู้ผลิตบอลลูนบนพื้นที่สูงของสหรัฐฯRaven Aerostarมีแนวคิดที่ดีกว่าส่วนใหญ่ Van Der Werff รองประธานฝ่ายโซลูชันสตราโตสเฟียร์ของบริษัท เป็นวิศวกรที่เป็นหัวหน้าทีมออกแบบบอลลูนเพื่อใช้เหนือพื้นที่การบินหลายกิโลเมตร Raven Aerostar ทำงานทั้งในภาคกลาโหมและการค้า และออกแบบบอลลูนสำหรับโครงการอินเทอร์เน็ตฉุกเฉิน ของ Google Loon ( อ่านเพิ่มเติมว่าบอลลูนของ Google ทำให้ผู้สร้างประหลาดใจได้อย่างไร)

 

ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา Raven Aerostar ปล่อยบอลลูนไปแล้วกว่า 3,000 ลูก และปรับปรุงวิธีการสร้างบอลลูนตลอดเส้นทาง "เราทำพลาสติกในสูตรต่างๆ กัน และเรามีของที่เป็นกรรมสิทธิ์อยู่ 2-3 อย่างที่เราใช้อยู่ตอนนี้ ซึ่งดีกว่าที่ใช้เมื่อ 10 ปีก่อนอย่างเห็นได้ชัด อีกสิ่งหนึ่งคือวิธีการที่พลาสติกถูกต่อหรือเชื่อม รวมกันเป็นกระบวนการพิเศษที่เราทำซ้ำหลายครั้ง"

 

การปรับปรุงเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้บอลลูนลอยสูงขึ้น แต่ยังช่วยให้ลอยได้นานขึ้นอีกด้วย "เพื่อให้คุณมีความคิดบางอย่าง Thunderhead ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ในปัจจุบันของเรา ตอนนี้เราได้ทำการบินในระยะเวลา 150 วันที่ผ่านมาด้วยบอลลูนลูกเดียว และด้วย Loon สถิติของเราในตอนท้ายคือ 320 วัน นั่นคือตัวเลขที่เราไม่มีเมื่อ 30 ปีก่อนอย่างแน่นอน และวัสดุและเทคนิคการผลิตได้สร้างความแตกต่างอย่างมากในช่วงอายุการใช้งานนั้น" โครงการ Loon ถูกยกเลิกในปี 2021 แต่ Van Der Werff กล่าวว่าเขาคาดว่าบริษัทของเขาจะสามารถเปิดตัวบอลลูนที่จะอยู่สูงไปตลอดทั้งปีปฏิทินในไม่ช้า

 

บอลลูนของจีนถูกยิงตกในสัปดาห์นี้หลังจากครอบคลุมพื้นที่หลายพันไมล์ของมหาสมุทรแปซิฟิกและภาคพื้นทวีปของสหรัฐฯ แสดงให้เห็นระยะทางมหาศาลที่บอลลูนดังกล่าวสามารถครอบคลุมได้ ความสูงที่พวกเขาสามารถเดินทางได้นั้นขึ้นอยู่กับว่าบอลลูนบรรทุกน้ำหนักบรรทุกได้ดีเพียงใด

 

การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับบอลลูนก็เหมือนกับการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานอวกาศ - Russ Van Der Werff

ขบวนบอลลูนของ Loonซึ่งบรรทุกเทคโนโลยีการสื่อสารที่ช่วยให้สามารถเคลื่อนที่ได้ในพื้นที่ห่างไกลหรือพื้นที่ประสบภัยพิบัติ ได้รับการออกแบบให้ปฏิบัติการที่ความสูง 19-25 กม. (62,700-82,500 ฟุต) ซึ่งสูงเป็นสองเท่าของเครื่องบินโดยสารส่วนใหญ่ที่ทำการบิน และสูงกว่าเครื่องบินเจ็ตทางทหารเกือบทั้งหมดยกเว้นเครื่องบินไอพ่นที่เชี่ยวชาญที่สุด

 

บอลลูนระดับความสูงทำอะไรได้บ้าง?

 

ขึ้นอยู่กับภารกิจของพวกเขา บอลลูนเหล่านี้บรรทุกอะไรก็ได้ตั้งแต่อุปกรณ์การวัดทางวิทยาศาสตร์ไปจนถึงอุปกรณ์สื่อสาร หรือหากเป็นการสอดแนม ก็จะมีเซ็นเซอร์หรือกล้องสำหรับสังเกตการณ์พื้นด้านล่าง Van Der Werff กล่าวว่าเป็นสภาพแวดล้อมที่ท้าทายในการออกแบบอุปกรณ์ "การออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับบอลลูนนั้นเหมือนกับการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับยานอวกาศ บรรยากาศที่ความสูงเพียง 90,000 ฟุต (27.2 กม.) มีความหนาแน่นประมาณ 1% ที่นี่

 

"อากาศบนนั้นหนาวมาก เราจะลงไปที่ -80C (-112F)" เขากล่าว "แต่สิ่งที่น่าขบขันและน่าสนใจก็คือ โดยทั่วไปแล้ว เมื่อผู้คนออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับสตราโตสเฟียร์ พวกเขามีปัญหาในการทำให้เย็นมากกว่าทำให้อบอุ่น เพราะข้างบนไม่มีอากาศ ดังนั้นคุณทำไม่ได้ เป่าพัดลมผ่านฮีทซิงค์เพื่อไล่ความร้อนออก ในทางกลับกัน ความท้าทายคือสิ่งนี้จะบูทขึ้นและทำงานบนพื้น ดังนั้น คุณต้องทำงานในสภาพแวดล้อมนั้นแล้วเปลี่ยนไปใช้สภาพแวดล้อมอื่น [ที่ความสูง 90,000 ฟุต ] ซึ่งเป็นความท้าทาย"

 

Raven Aerostar ได้เปิดตัวบอลลูนสูงมากกว่า 3,000 ลูกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา (Credit: Raven Aerostar)

Raven Aerostar ได้เปิดตัวบอลลูนสูงมากกว่า 3,000 ลูกในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา (Credit: Raven Aerostar)

 

การรักษาอุปกรณ์ไฟฟ้าเหล่านั้นให้ทำงานเหนือพื้นผิวโลกมากกว่า 20 กม. ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายเช่นกัน "การบินส่วนใหญ่ในปัจจุบันยังคงใช้พลังงานจากเชื้อเพลิงฟอสซิล" Van Der Werff กล่าว "เมื่อคุณเผาเชื้อเพลิงเครื่องบิน คุณจะมีพลังมหาศาล เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ อุปกรณ์สื่อสารที่ออกแบบมาสำหรับเครื่องบินจะใช้พลังงานมาก เพราะพลังงานไม่ใช่ข้อจำกัดใหญ่หลวงสำหรับเครื่องบินส่วนใหญ่"

 

เครื่องมือที่บรรทุกด้วยบอลลูนต้องการโซลูชันอื่น

 

Van Der Werff กล่าวว่า "เราใช้พลังงานทั้งหมดของเราผ่านแสงอาทิตย์ในตอนกลางวัน ชาร์จแบตเตอรี่ แล้วล่องลอยไปในตอนกลางคืนและแบตเตอรี่" "จากนั้นเมื่อเราเคลื่อนบอลลูนขึ้นและลง เราจะใช้คอมเพรสเซอร์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งสามารถดึงได้สูงถึง 800W มีข้อจำกัดด้านการออกแบบที่แท้จริงเกี่ยวกับการใช้พลังงานสำหรับเซ็นเซอร์สำหรับชุดคิท ชุดอุปกรณ์สื่อสาร"

 

ถ้าฉันสามารถจำลองและทำนายความหลากหลายของลมในชั้นต่างๆ ของสตราโตสเฟียร์ได้อย่างแม่นยำ ฉันก็จะสามารถเปลี่ยนระดับความสูงและคงอยู่ในพื้นที่นั้นๆ ได้ – Russ Van Der Werff

คุณจะควบคุมบอลลูนแบบนี้ได้อย่างไร?

 

การเปลี่ยนทิศทางของบอลลูนที่ระดับความสูงเช่นนี้ก็เป็นเรื่องยากเช่นกัน Van Der Werff กล่าวว่าวิธีที่ดีที่สุดคือการเคลื่อนบอลลูนขึ้นและลง ซึ่งจะทำให้บอลลูนสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ได้ "มันเรียกว่าสตราโตสเฟียร์เพราะมีชั้นบรรยากาศต่างๆ กัน สิ่งที่เราพบในการบินบอลลูนเหล่านั้นก็คือในระดับความสูงต่างๆ นั้น จริงๆ แล้วมีความเร็วและทิศทางลมค่อนข้างหลากหลาย คุณมีชั้นต่างๆ เหล่านี้โดยที่ ลมพัดไปคนละทิศละทาง"

 

สิ่งนี้ส่วนใหญ่ไม่เป็นที่รู้จักจนกระทั่งไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา และนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรกำลังใช้อัลกอริทึมเพื่อทำนายรูปแบบลมในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์

 

หมายความว่าแม้ว่าบอลลูนจะไม่สามารถ "ลอยตัว" ได้เหมือนเครื่องบินโดยการบินไปตามรูปแบบสนามแข่งรอบๆ จุดที่กำหนด แต่ก็สามารถใช้ประโยชน์จากรูปแบบต่างๆ ของลมระหว่างชั้นเหล่านี้ได้

 

ลูกโป่งของ Steve Randall บางลูกเดินทางได้มากถึง 500 ไมล์ (800 กม.) (Credit: Steve Randall)

ลูกโป่งของ Steve Randall บางลูกเดินทางได้มากถึง 500 ไมล์ (800 กม.) (Credit: Steve Randall)

 

Van Der Werff กล่าวว่า "ถ้าฉันสามารถจำลองและทำนายความหลากหลายของลมในชั้นต่างๆ "และตราบใดที่ฉันอยู่ใกล้พอกับสิ่งที่ฉันกำลังพยายามวัด สังเกต สื่อสาร แม้ว่าฉันจะเดินแบบกึ่งไร้จุดหมายไปรอบ ๆ เป้าหมายนั้น ฉันก็ให้ผลที่เป็นประโยชน์"

 

ค่าใช้จ่าย

 

บอลลูนมีราคาถูกกว่าดาวเทียมที่ส่งขึ้นผ่านจรวดมาก ซึ่งไม่เพียงทำให้ใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์เท่านั้น แต่ยังอยู่ในขอบเขตของมือสมัครเล่นที่ทุ่มเทด้วย

 

Steve Randall เป็นหนึ่งในนั้น ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา เขาส่งบอลลูนมากกว่า 200 ลูกจากใกล้บ้านของเขาทางตะวันออกของอังกฤษ และช่วยบริหารบริษัทRandom Engineering บริษัทบอลลูนบนพื้นที่ สูง วิศวกรที่เกษียณแล้วซึ่งก่อนหน้านี้เคยสร้างจรวดทำเอง กล่าวว่า ส่วนหนึ่งของความน่าสนใจคือ จรวดนี้อยู่ใกล้ที่สุดที่คนทั่วไปจะสัมผัสอวกาศได้

 

"ลูกโป่งยางทั่วไปน่าจะสูงประมาณ 100,000 ฟุต (30.48 กม.)" เขากล่าว "การบินสูงสุดของฉันคือ 45 กม. (147,638 ฟุต) นั่นทำให้คุณรู้ว่าอะไรคือสิ่งที่สามารถทำได้" เที่ยวบินที่สูงขึ้นนั้นเป็นไปได้ตามที่ญี่ปุ่นพิสูจน์แล้วในปี 2545 แต่นั่นก็มาพร้อมกับป้ายราคาที่หนักกว่า

Randall กล่าวว่า "บอลลูนลาเท็กซ์ทั่วไปจะลอยขึ้นและบอลลูนก็ใหญ่ขึ้นเพราะชั้นบรรยากาศบางลงและบางลง และความดันลดลง" Randall กล่าว "และมันก็ขึ้นๆ ลงๆ ไปเรื่อยๆ จนกว่าคุณจะถึงจุดที่มันระเบิด จากนั้นมันก็กระโดดร่มลงมาที่พื้น"

 

ระยะทางที่พวกมันสามารถเดินทางได้ขณะอยู่บนอากาศทำให้พวกมันมีเสน่ห์ บอลลูนไม่ได้ถูกจำกัดด้วยเชื้อเพลิงหรือพลังงานจากแบตเตอรี่ เช่นเดียวกับโดรนหรือเครื่องบิน อาจหมายความว่าแม้แต่ลูกโป่งธรรมดาๆ ก็สามารถเดินทางได้ไกลในสภาวะลมที่เหมาะสม

 

"คุณรู้ไหม ในช่วงฤดูร้อนอาจจะถึง 10 ไมล์ (16 กม.)" Randall กล่าว "ในฤดูหนาวอาจมีระยะทาง 500 ไมล์ (800 กม.) โดยส่วนตัวแล้วฉันมีบอลลูนอยู่นอกสหราชอาณาจักร"

 

การขึ้นบอลลูนในระดับความสูงไม่ค่อยทำให้เป็นข่าวพาดหัวอย่างที่มันเป็นเมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่มีการปล่อยบอลลูนอากาศอย่างน้อย 1,800 ลูกทุกวันโดยสถานีอุตุนิยมวิทยาทั่วโลก หลายคนมีบันทึกขอให้ผู้ค้นพบส่งคืนสถานที่ที่เหมาะสม บางคนถึงกับให้รางวัล

 

"ฉันไม่เคยสูญเสียน้ำหนักบรรทุกด้วยตัวเอง ฉันมีทุกอย่างที่ฉันปล่อยกลับไป" แรนดัลล์กล่าว "บอลลูนจะบินขึ้นและลง อาจจะห่างออกไป 50 ไมล์ (80 กม.) แล้วคุณจะไปเก็บมันได้จากไร่นาที่ไหนสักแห่ง บางครั้งมันตกลงบนต้นไม้และคุณต้องดึงเสาออกแล้วดึงมันขึ้นมา ลง."

 

ลูกโป่งเพียงลูกเดียวจากจำนวนกว่า 200 ลูกที่เขาปล่อยไปนั้นไม่สามารถเก็บกู้ได้เพราะมันตกลงบนต้นไม้ไกลเกินไป – “การปีนต้นไม้สูง 50 ฟุต (15 เมตร) เพื่อลองเอามันกลับมานั้นมากเกินไปหน่อย” - แต่อย่างน้อยเขาก็รู้ว่ามันจบลงที่ไหน