Columbia Scientific Balloon Facility ( CSBF ), основанный в 1961 году и ранее известный как National Scientific Balloon Facility ( NSBF ), является объектом NASA , отвечающим за запуск, отслеживание и управление, координацию воздушного пространства, телеметрию и системы управления, а также услуги по восстановлению для беспилотных высотных аэростатов . Клиентами CSBF являются центры NASA, университеты и научные группы со всего мира.
У CSBF есть тройная миссия:
Balloon Facility был создан Винсентом Э. Лалли в NCAR в Боулдере, штат Колорадо, в 1961 году под эгидой Национального научного фонда . Он был перемещен в Палестину , штат Техас, в 1963 году и обозначен как National Scientific Balloon Facility (NSBF) в январе 1973 года.
В 1982 году спонсорство NSBF было передано от Национального научного фонда Национальному управлению по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), и NSBF стал отдельной организацией в составе Университетской корпорации по атмосферным исследованиям (UCAR).
С октября 1987 года по январь 2015 года CSBF управлялся Физической научной лабораторией под эгидой Университета штата Нью-Мексико, расположенного в Лас-Крусес, штат Нью-Мексико. В феврале 2015 года управление объектом было передано Техническому отделу обслуживания Orbital ATK . Он управляется Офисом программы по запуску воздушных шаров Центра космических полетов имени Годдарда Wallops Flight Facility .
Расположение NSBF в Техасе позволило ему оказаться в центре района, где 1 февраля 2003 года на Землю упали обломки космического челнока Columbia. В феврале 2006 года NSBF был переименован в Columbia Scientific Balloon Facility в честь экипажа STS-107 .
Обычные и долгосрочные (LDB) воздушные шары CSBF изготавливаются из полиэтиленовой пленки толщиной 20 микрометров и в состоянии поплавка имеют диаметр до 140 метров (460 футов) и объем до 1,12 миллиона м 3 (40 миллионов кубических футов). Воздушные шары заполнены гелием, могут нести полезную нагрузку до 3600 килограммов (7900 фунтов), летать на высоте до 42 километров (26 миль) и могут оставаться в состоянии поплавка более 40 дней.
Воздушные шары представляют собой шары с нулевым перепадом давления и имеют отверстие в нижней части. Они лишь частично надуваются при запуске, и по мере того, как они поднимаются, более низкое атмосферное давление заставляет их полностью надуваться.
Нижняя часть воздушного шара прикреплена к парашюту , который затем прикреплен стальными тросами к полезной нагрузке. Полет завершается срабатыванием взрывчатого вещества , которое отделяет парашют от воздушного шара. Одновременно разрывной трос разрывает верхнюю часть воздушного шара. Воздушный шар быстро сдувается и падает на землю, чтобы быть извлеченным и утилизированным (воздушные шары одноразовые). Полезная нагрузка спускается, подвешенная на парашюте, и извлекается наземной командой.
Обычные полезные грузы обычно имеют продолжительность полета на высоте 72+ часов. Полезные грузы для долгосрочного воздухоплавания находятся в воздухе в течение 42+ дней. Разрабатываются сверхдолгосрочные воздушные шары (ULDB), которые могут находиться в воздухе в течение +100 дней. Ограничивающим фактором является суточный цикл солнца, восход и заход. Тепло в течение дня заставляет воздушный шар расширяться и набирать высоту, тем самым теряя гелий. Потеря тепла ночью заставляет воздушный шар тонуть и сжиматься. Для преодоления этого эффекта перевозится балласт. Полет в полярном регионе при полном солнечном свете позволяет более незначительные изменения высоты.
Воздушные шары ULDB или сверхдавленные воздушные шары (SPB) запечатаны для предотвращения потери гелия и имеют форму тыквы на высоте полета. [1] SPB TRAVALB-2 превзошел предыдущие полеты антарктических воздушных шаров, оставаясь в воздухе в течение 149 дней, 3 часов и 58 минут после запуска с площадки NASA Long Duration Balloon (LDB) в лагере LDB, станция Мак-Мердо , Антарктида. Операция была поддержана Национальным научным фондом и Антарктической программой США . [2] После отмены запуска Travalb-1, Travalb-2 стартовал 29 декабря 2019 года для проверки прогнозов траектории воздушного шара NASA в Антарктиде и для изучения потерь электронов из радиационных поясов Земли. [3]
В полете на воздушном шаре участвуют как CSBF, так и научная группа(ы). CSBF определяет место запуска на основе научных целей и предоставляет местные подготовительные помещения, воздушный шар(ы), средства запуска и восстановления, а также персонал для поддержки логистических аспектов предполетной, летной и послеполетной деятельности. Научные группы отправляют полезный груз на место запуска и устанавливают небольшую полевую станцию для сборки своего оборудования, выполнения последних приготовлений и управления экспериментом во время полета. Полезный груз обычно представляет собой большой прибор или кластер приборов, а также бортовые компьютеры, радиотелеметрическое оборудование и балласт.
Запуск воздушного шара требует сочетания слабого ветра на малых высотах (чтобы соответствовать ограничениям динамической техники запуска CSBF) и подходящего ветра на больших высотах (чтобы воздушный шар оставался в пределах телеметрического диапазона наземной станции и в пределах разрешенной области полета). Полезная нагрузка может быть вывезена в зону запуска несколько раз, прежде чем условия на поверхности и в верхних слоях атмосферы станут приемлемыми для запуска.
Во время полета данные передаются на землю для быстрого анализа и обычно также регистрируются на борту. Ученые на земле обычно активно контролируют полезную нагрузку. Например, астрономический телескоп может быть направлен в режиме реального времени на различные источники для наблюдений или оставлен в автономном режиме работы.
CSBF запускает воздушные шары из нескольких мест в мире, в зависимости от потребностей эксперимента, который они проводят. Места включают:
С 2017 года CSBF был назначен Резервным центром управления (BCC) для Центра управления полетами (MCC) Международной космической станции в Хьюстоне, штат Техас. Примерно в 3 часах езды от Хьюстона CSBF предоставляет объекты, которые NASA может использовать для краткосрочного управления МКС в случае эвакуации MCC. BCC был временно активирован в августе 2020 года, пока Космический центр имени Джонсона готовился к урагану Лора . [4]
31°46′43″с.ш. 95°42′52″з.д. / 31,77861°с.ш. 95,71444°з.д. / 31,77861; -95,71444
