उच्च तुंगता गुब्बारा

उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे या स्ट्रैटोस्टैट क्रू या अनक्रूड गुब्बारे होते हैं, जो सामान्यतः हीलियम या हाइड्रोजन से भरे होते हैं, जो समताप मंडल में छोड़े जाते हैं, सामान्यतः समुद्र तल से 18 and 37 kmके बीच होते हैं। 2002 में, BU60-1 नाम का गुब्बारा 53.0 km की रिकॉर्ड ऊंचाई पर पहुंच गया। उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे का सबसे सामान्य प्रकार मौसम संबंधी गुब्बारे हैं। अन्य उद्देश्यों में ऊपरी वातावरण में प्रयोग के लिए मंच के रूप में उपयोग सम्मिलित है। आधुनिक गुब्बारों में सामान्यतः इलेक्ट्रॉनिक उपकरण जैसे रेडियो ट्रांसमीटर, कैमरा, या उपग्रह नेविगेशन प्रणाली, जैसे ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली रिसीवर होते हैं।

इन गुब्बारों को अंतरिक्ष के पास प्रक्षेपित किया जाता है, जिसे पृथ्वी के वायुमंडल के क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया जाता है। आर्मस्ट्रांग सीमा (समुद्र तल से 18-19 km के बीच पृथ्वी के वायुमंडल के क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया गया है) में प्रक्षेपित किया जाता है, जहां दबाव इस बिंदु तक गिर जाता है कि इंसान दबावयुक्त सूट के बिना जीवित नहीं रह सकता है, और कर्मन रेखा (समुद्र स्तर से 100 km ऊपर ), जहां उड़ान को बनाए रखने के लिए खगोल विज्ञान को वायुगतिकी से लेना चाहिए।

जीपीएस और संचार उपकरणों की कम व्यय के कारण, यूकेएचएएस जैसे संगठनों के पेलोड के विकास में सहायता के साथ, उच्च ऊंचाई वाला गुब्बारा लोकप्रिय रुचि है।



पहला हाइड्रोजन गुब्बारा
1783 के समय फ्रांस में, हाइड्रोजन से भरे गुब्बारों के साथ पहले सार्वजनिक प्रयोग में भौतिकी के फ्रांसीसी प्रोफेसर जैक्स-चार्ल्स और भौतिक उपकरणों के प्रसिद्ध निर्माता रॉबर्ट भाई सम्मिलित थे।

चार्ल्स ने 540 kg और 270 kg सल्फ्यूरिक एसिड को मिलाकर बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन उत्पादन प्रदान किया, जो पहले केवल थोड़ी मात्रा में उत्पादित किया गया था। चार्लीयर नामक गुब्बारे को भरने में 5 दिन लगे और इसे पेरिस के चैंप डे मार्स से प्रक्षेपित किया गया, जहां 300,000 लोग दृश्य देखने के लिए जमा हुए थे। गुब्बारा प्रक्षेपित किया गया और बादलों के माध्यम से ऊपर उठा। गैस के विस्तार के कारण गुब्बारा फट गया और 45 मिनट बाद 20 km पेरिस से दूर नीचे उतरा।

ऊंचाई वाले गुब्बारों को बनाया
1930 के दशक के बाद से उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारों का उपयोग अनुसंधान के लिए और उड़ान ऊंचाई के रिकॉर्ड की खोज में किया गया है, जिसमें ऑगस्टे पिककार्ड | ऑगस्टे पिककार्ड की 16,201 मीटर तक की उड़ानें, 22,000 मीटर पर सोवियत ओसावियाखिम -1 और 22,066 मीटर पर अमेरिकन एक्सप्लोरर द्वितीय सम्मिलित हैं। उल्लेखनीय चालक दल वाली उच्च ऊंचाई वाला गुब्बारा उड़ानों में उच्चतम स्काईडाइव के लिए निर्धारित तीन रिकॉर्ड सम्मिलित हैं, पहला सेट जोसेफ किटिंगर द्वारा 1960 में परियोजना एक्सेलसियर के लिए 31,300 मीटर पर, इसके बाद 2012 में फेलिक्स बॉमगार्टनर द्वारा रेड बुल स्ट्रैटोस के लिए 38,969 मीटर और हाल ही में 2014 में एलन यूस्टेस द्वारा 41,419 मीटर तक किया गया था।

उपयोग
बिना क्रू वाले उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारों का उपयोग अनुसंधान गुब्बारों के रूप में, शैक्षिक उद्देश्यों के लिए, और शौकीनों द्वारा किया जाता है। सामान्य उपयोगों में मौसम विज्ञान, वायुमंडलीय और जलवायु अनुसंधान, निकट अंतरिक्ष से इमेजरी का संग्रह, एमेच्योर रेडियो अनुप्रयोग, और सबमिलीमीटर खगोल विज्ञान निकट-अंतरिक्ष से सम्मिलित हैं।

दूरसंचार में उपयोग के लिए उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारों पर विचार किया गया है और अंतरिक्ष पर्यटन, जीरो 2 इन्फिनिटी, अंतरिक्ष परिप्रेक्ष्य, जेफाल्टो, और वर्ल्ड व्यू एंटरप्राइजेज जैसी निजी कंपनियां वैज्ञानिक अनुसंधान, वाणिज्यिक उद्देश्यों और अंतरिक्ष पर्यटन के लिए चालक दल वाले और बिना चालक दल वाले उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे दोनों विकसित कर रही हैं। संचार रिले जैसे अनुप्रयोगों के लिए उच्च ऊंचाई वाले प्लेटफॉर्म केंद्र प्रस्तावित किए गए हैं।

एमेच्योर उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे
कई देशों में, उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे प्रक्षेपित करने के लिए आवश्यक नौकरशाही ओवरहेड न्यूनतम होता है, जब पेलोड निश्चित वजन सीमा से, सामान्यतः कुछ किलोग्राम के क्रम में कम होता है। यह इन छोटे एचएबी को प्रक्षेपित करने की प्रक्रिया को कई छात्रों और एमेच्योर समूहों के लिए सुलभ बनाता है। अपने छोटे आकार के बाद भी, ये एचएबी अभी भी अधिकांशतः 30,000 m (और पिछले) ऊंचाई के क्रम में चढ़ते हैं, वैज्ञानिक और शैक्षिक उद्देश्यों के लिए सरल समतापमंडलीय पहुंच प्रदान करते हैं।   इन एमेच्योर गुब्बारा उड़ानों को अधिकांशतः पथ पूर्वसूचक के उपयोग द्वारा उनके संचालन में सूचित किया जाता है। प्रक्षेपण से पहले, अनुमानित पवन सदिशों वाले मौसम पूर्वानुमान का उपयोग प्रक्षेपवक्र के साथ सिम्युलेटेड एचएबी को संख्यात्मक रूप से प्रसारित करने के लिए किया जाता है, यह भविष्यवाणी करते हुए कि वास्तविक गुब्बारा कहाँ जाएगा।

उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे में एमेच्योर रेडियो
रेडियो रेंज का परीक्षण अधिकांशतः इन शौकों का बड़ा घटक होता है। स्थल केंद्र पर स्वचालित पैकेट रिपोर्टिंग प्रणाली नामक प्रणाली का उपयोग करके 1200 बॉड के साथ संवाद करने के लिए एमेच्योर रेडियो का अधिकांशतः पैकेट रेडियो के साथ उपयोग किया जाता है। माइक्रो या पिको ट्रैकर्स कहे जाने वाले छोटे पैकेज भी छोटे गुब्बारों के नीचे बनाए और चलाए जाते हैं। इन छोटे ट्रैकर्स ने अपने स्थान और अन्य डेटा को प्रसारित करने के लिए मोर्स कोड, हेलश्राइबर और रेडियोटेलीटाइप का उपयोग किया है।

28 मई, 1967 को इल्मारी कार्यक्रम द्वारा फ़िनलैंड में और 1964 में जर्मनी में पहला रिकॉर्ड किया गया, एमेच्योर रेडियो हाई-एल्टीट्यूड गुब्बारा प्रक्षेपित हुआ।

एआरएचएबी कार्यक्रम
एमेच्योर रेडियो हाई-एल्टीट्यूड बैलूनिंग (एआरएचएबी) मौसम के गुब्बारों के लिए एनालॉग और डिजिटल एमेच्योर रेडियो का अनुप्रयोग है और इस रूचि के लिए राल्फ वालियो (एमेच्योर रेडियो कॉलसाइन W0RPK) द्वारा सुझाया गया नाम था। अधिकांशतः द पूर्मन्स अंतरिक्ष कार्यक्रम के रूप में जाना जाता है, एआरएचएबी शौकीनों को अंतरिक्ष यान के कार्यकाजी मॉडल डिजाइन करने और उन्हें अंतरिक्ष जैसे वातावरण में प्रक्षेपित करने की अनुमति देता है। माना जाता है कि बिल ब्राउन (एमेच्योर रेडियो कॉलसाइन WB8ELK) ने 15 अगस्त 1987 को एमेच्योर रेडियो ट्रांसमीटर ले जाने वाले गुब्बारे के अपने पहले प्रक्षेपित के साथ आधुनिक एआरएचएबी आंदोलन का प्रारंभ किया था।

एआरएचएबी उड़ान में गुब्बारा, रिकवरी पैराशूट और एक या अधिक पैकेजों का पेलोड होता है। पेलोड में सामान्यतः एमेच्योर रेडियो ट्रांसमीटर होता है, जो पुनर्प्राप्ति के लिए उड़ान की लैंडिंग की ट्रैकिंग की अनुमति देता है। अधिकांश उड़ानें स्वचालित पैकेट रिपोर्टिंग प्रणाली (एपीआरएस) ट्रैकर का उपयोग करती हैं, जो ग्लोबल पोजिशनिंग प्रणाली (जीपीएस) रिसीवर से इसकी स्थिति प्राप्त करता है और इसे डिजिटल रेडियो प्रसारण में परिवर्तित करता है। अन्य उड़ानें एनालॉग बीकन का उपयोग कर सकती हैं और रेडियो दिशा खोज विधियों का उपयोग करके ट्रैक की जाती हैं। लंबी अवधि की उड़ानों में अधिकांशतः उच्च आवृत्ति वाले कस्टम-निर्मित ट्रांसमीटरों और धीमे डेटा प्रोटोकॉल जैसे कि रेडियोटेलीटाइप (आरटीटीवाई), हेलश्राइबर, मोर्स कोड और पीएसके31 का उपयोग करना चाहिए, जिससे कम बैटरी पावर का उपयोग करके बड़ी दूरी पर डेटा संचारित किया जा सके। एआरएचएबी उड़ान पर एमेच्योर रेडियो ट्रांसमीटरों के उपयोग के लिए एमेच्योर रेडियो लाइसेंस की आवश्यकता होती है, लेकिन बिना लाइसेंस के गैर-एमेच्योर रेडियो ट्रांसमीटरों का उपयोग संभव है।

ट्रैकिंग उपकरण के अतिरिक्त, अन्य पेलोड घटकों में सेंसर, डेटा लॉगर, कैमरे, एमेच्योर टेलीविजन (एटीवी) ट्रांसमीटर या अन्य वैज्ञानिक उपकरण सम्मिलित हो सकते हैं। कुछ एआरएचएबी उड़ानें बैलूनसैट नामक सरलीकृत पेलोड पैकेज ले जाती हैं।

विशिष्ट एआरएचएबी उड़ान मानक लेटेक्स मौसम गुब्बारे का उपयोग करती है, लगभग 2-3 घंटे तक चलती है, और ऊंचाई में 25–35 km तक पहुँचती है। शून्य-दबाव वाले गुब्बारों, सुपरप्रेशर गुब्बारों और वाल्व वाले लेटेक्स गुब्बारों के साथ किए गए प्रयोगों ने उड़ान के समय को 24 घंटे से अधिक तक बढ़ा दिया है। मार्च 2008 में स्पिरिट ऑफ नॉक्सविले बैलून प्रोग्राम द्वारा शून्य-दबाव उड़ान 40 घंटे से अधिक समय तक चली और आयरलैंड के तट पर 5400 km अपने प्रक्षेपित बिंदु से उतरी। 11 दिसंबर, 2011 को कैलिफ़ोर्निया नियर अंतरिक्ष परियोजना फ़्लाइट नंबर सीएनएसपी-11 ने कॉल साइन K6RPT-11 के साथसैन जोस, कैलिफ़ोर्निया से 6,236 mi की यात्रा करते हुए रिकॉर्ड-ब्रेकिंग फ़्लाइट प्रक्षेपित की, जो भूमध्य सागर में स्पलैशडाउन थी। उड़ान 57 घंटे और 2 मिनट तक चली। यह पहला सफल यू.एस. ट्रांसकॉन्टिनेंटल और पहला सफल ट्रान्साटलांटिक एमेच्योर रेडियो उच्च-ऊंचाई वाला गुब्बारा बन गया।   उस समय से, कई उड़ानें सुपरप्रेशर प्लास्टिक फिल्म गुब्बारों का उपयोग करके पृथ्वी की परिक्रमा कर चुकी हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में हर साल, ग्रेट प्लेन्स सुपर प्रक्षेपित (जीपीएसएल) एआरएचएबी समूहों की बड़ी सभा को होस्ट करता है।

बीईएआर कार्यक्रम
एमेच्योर रेडियो (बीईएआर) के साथ गुब्बारा प्रयोग एमेच्योर रेडियो ऑपरेटरों के समूह और शेरवुड पार्क और एडमॉन्टन, अल्बर्टा के प्रयोगकर्ताओं द्वारा कनाडाई-आधारित उच्च-ऊंचाई वाले गुब्बारे प्रयोगों की श्रृंखला है। प्रयोग वर्ष 2000 में प्रारंभ हुआ और 2012 में बीईएआर-9 के साथ प्रचलित रहा, जो 36.010 km तक पहुँच गया। गुब्बारे लेटेक्स से बने होते हैं, जो या तो हीलियम या हाइड्रोजन से भरे होते हैं। सभी बीईएआर पेलोड जीपीएस रिसीवर, स्वचालित पैकेट रिपोर्टिंग प्रणाली एनकोडर और रेडियो ट्रांसमीटर मॉड्यूल युक्त ट्रैकिंग प्रणाली ले जाते हैं। अन्य प्रायोगिक पेलोड मॉड्यूल में एमेच्योर रेडियो क्रॉसबैंड रिपीटर और डिजिटल कैमरा सम्मिलित है, जो सभी गुब्बारे के नीचे निलंबित इंसुलेटेड फोम बॉक्स के अंदर समाहित है।

बैलूनसैट
बैलूनसैट साधारण पैकेज है, जिसे हल्के प्रयोगों को निकट अंतरिक्ष में ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वे हाई स्कूल और कॉलेज के कुछ पाठ्यक्रमों में इंजीनियरिंग सिद्धांतों का लोकप्रिय परिचय हैं। बैलूनसैट को एआरएचएबी उड़ानों पर द्वितीयक पेलोड के रूप में ले जाया जाता है। बैलूनसैट सरल होने का कारण यह है कि उन्हें ट्रैकिंग उपकरण सम्मिलित करने की आवश्यकता नहीं होती है; द्वितीयक पेलोड के रूप में, वे पहले से ही ट्रैकिंग कैप्सूल द्वारा ले जाए जा रहे हैं।

अंतरिक्ष अनुदान ने अगस्त 2000 में बैलूनसैट कार्यक्रम प्रारंभ किया। यह अंतरिक्ष अध्ययन में रुचि रखने वाले नए विज्ञान और इंजीनियरिंग छात्रों को कुछ मौलिक इंजीनियरिंग विधियों, टीम वर्किंग कौशल और अंतरिक्ष और पृथ्वी विज्ञान की मूल बातें प्रस्तुत करने के लिए व्यावहारिक विधि के रूप में बनाया गया था। बलूनसैट कार्यक्रम बोल्डर में कोलोराडो विश्वविद्यालय में अंतरिक्ष ग्रांट द्वारा पढ़ाए जाने वाले पाठ्यक्रम का हिस्सा है।

अधिकांशतः बैलूनसैट का डिज़ाइन वजन और आयतन की कमी के अधीन होता है। यह अच्छी इंजीनियरिंग प्रथाओं को प्रोत्साहित करता है, एक चुनौती प्रस्तुत करता है, और एआरएचएबी उड़ान पर कई बैलूनसैट को सम्मिलित करने की अनुमति देता है। एयरफ्रेम पदार्थ सामान्यतः स्टायरोफोम या फोमकोर होते है, क्योंकि वे हल्के होते हैं, मशीन के लिए आसान होते हैं, और यथोचित अच्छा इन्सुलेशन प्रदान करते हैं।

अधिकांश में सेंसर, डेटा लॉगर और टाइमर परिपथ द्वारा संचालित छोटे कैमरे होते हैं। लोकप्रिय सेंसर में हवा का तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, झुकाव और त्वरण सम्मिलित हैं। बैलूनसैट के अंदर किए गए प्रयोगों में बंदी कीड़े और खाद्य पदार्थ जैसी चीजें सम्मिलित हैं।

प्रक्षेपण से पहले, अधिकांश बैलूनसैट को परीक्षण से निकलना पड़ता है। ये परीक्षण यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं कि बैलूनसैट ठीक से कार्य करेगा और विज्ञान के परिणाम लौटाएगा। परीक्षणों में कोल्ड सोक, ड्रॉप परीक्षण, कार्यात्मक परीक्षण और वेटिंग सम्मिलित हैं। कोल्ड सोक परीक्षण तीव्र ठंडे तापमान का अनुकरण करता है, जिसका अनुभव बैलूनसैट अपने मिशन के समय करेगा। प्रक्षेपित और लैंडिंग दर्दनाक हो सकती है, इसलिए ड्रॉप परीक्षण के लिए बैलूनसैट को एक साथ रखने और अचानक गिरने के बाद भी कार्य करने की आवश्यकता होती है। कार्यात्मक परीक्षण सत्यापित करता है कि बैलूनसैट चालक दल प्रक्षेपण स्थल पर बैलूनसैट तैयार कर सकता है।

जियोस्टेशनरी गुब्बारा उपग्रह
जियोस्टेशनरी गुब्बारा उपग्रह (जीबीएस) प्रस्तावित उच्च-ऊंचाई वाले गुब्बारे हैं, जो मध्य-समताप मंडल में ( समुद्र तल से 60,000 to 70,000 ft ऊपर) पृथ्वी की सतह पर निश्चित बिंदु पर तैरेंगे और इस प्रकार वायुमंडलीय उपग्रह के रूप में कार्य करेंगे। उस ऊंचाई पर, हवा का घनत्व समुद्र तल के घनत्व का 1/15 होता है। इन स्तरों पर हवा की औसत गति सतह की तुलना में कम होती है। प्रणोदन प्रणाली गुब्बारे को अंदर जाने और अपनी स्थिति बनाए रखने की अनुमति देती है। जीबीएस सौर पैनलों से संचालित होगा।

बड़े क्षेत्र में ब्रॉडबैंड इंटरनेट एक्सेस प्रदान करने के लिए जीबीएस का उपयोग किया जा सकता है। लेज़र ब्रॉडबैंड जीबीएस को नेटवर्क से जोड़ेगा, जो तब कवरेज का बड़ा क्षेत्र प्रदान कर सकता है क्योंकि पृथ्वी की वक्रता और बेरोक-टोक फ्रेस्नेल जोन पर इसकी व्यापक दृष्टि रेखा है।

एरिज़ोना अंतरिक्ष गुब्बारा बंदरगाह
वर्ल्ड व्यू एंटरप्राइजेज एरिजोना के पिमा काउंटी में गुब्बारा अंतरिक्ष बंदरगाह (हाई एल्टीट्यूड गुब्बारा बंदरगाह) का निर्माण और संचालन करता है।

यह भी देखें

 * एआरसीएडीई
 * वायुमंडलीय उपग्रह
 * ब्रिसन
 * कोलंबिया वैज्ञानिक गुब्बारा सुविधा
 * उड़ान धीरज रिकॉर्ड
 * भूस्थैतिक उपग्रह
 * उच्च ऊंचाई वाला प्लेटफॉर्म स्टेशन
 * इंटरनेट डॉट ओआरजी
 * परियोजना लून
 * टेथर्ड ब्लींप
 * वर्ल्ड व्यू एंटरप्राइजेज
 * पोंगसैट
 * ऊंचाई के अनुसार संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे ऊंची संरचनाओं की सूची
 * शहरी आकाश

बाहरी संबंध

 * Spacenear.us Tracker display of current balloon launches (archived 26 December 2008)
 * NASA Goddard Space Flight Library Balloon technology collection (archived 13 February 2013)
 * StratoCat – Stratospheric balloons. History and present of their use in the fields of science, military and aerospace
 * Near Space book at Parallax.com (archived 12 October 2008)
 * California Near Space Project – Silicon Valley based ARHAB group with first successful transatlantic balloon
 * Stratofox Aerospace Tracking Team – tracking team for CNSP and other balloons and rockets (archived 12 February 2003)