Ballon solaire
Le ballon solaire est un aérostat semblable à la montgolfière sauf qu'il n'utilise pas de brûleur, ni aucune autre source de chaleur exceptée celle fournie par le soleil. Comme les autres aérostats, le ballon solaire est en sustentation grâce à la poussée d'Archimède.
Le ballon solaire est le plus souvent construit et utilisé par des amateurs. Les objectifs d'un vol de ballon solaire sont très variés. Cela peut aller du simple plaisir de le voir voler, jusqu'à l'expérience embarquée avec radio-transmission des données et suivi du ballon par GPS, en passant par la traditionnelle photographie aérienne. Certaines personnes utilisent même leur ballon pour s'élever dans les airs.
Il y a plusieurs avantages à construire un ballon solaire, parmi eux :
Un tel dispositif a ses inconvénients :
Les dimensions d'un ballon solaire dépendent de l'utilisation à laquelle il est destiné. On cherche en général à transporter à une charge utile de masse définie. Pour soulever cette masse, il faut que le volume du ballon soit suffisamment important.
Pour trouver ce volume minimal, on applique la formule de la poussée d'Archimède. Il faut se fonder sur une différence de masses volumiques entre l'air à l'intérieur du ballon et l'air ambiant. Si il fait 20°C de plus dans le ballon qu'à l'extérieur, alors la différence de masses volumiques sera d'environ 80g/m³.
On distingue deux types de vol :
Un vol en ballon solaire peut être habité ou non. Dans le cas d'un vol habité toutes les précautions doivent être mise en œuvre pour un déroulement sans encombre.
Tout dépend de la taille du ballon, voici quelques techniques de gonflage :
Une fois le ballon gonflé, il faut attendre qu'il se réchauffe suffisamment pour s'envoler.
L'air du ballon est réchauffé par les rayonnements du soleil.
L'enveloppe du ballon est un film fin de polyéthylène noir qui capte la chaleur des rayonnements solaire ce qui a pour effet de réchauffer l'air dans le ballon.
Un ballon solaire est relativement simple, c'est pour cela que la construction d'un modèle de taille raisonnable est à la portée de toute personne motivée.
L'enveloppe du ballon doit impérativement de couleur sombre, noir de préférence afin de capter au mieux la chaleur des rayonnements solaires. On utilise un film de polyéthylène d'une épaisseur de 15 à 20 microns. Une épaisseur de 30 microns ou plus donne à l'enveloppe une masse trop grande pour avoir des performances satisfaisantes.
Pour des ballons de taille modeste, des sacs poubelles noirs sont souvent utilisés (attention à leur épaisseur). Pour de plus gros ballons, on utilise une large bobine de film polyéthylène afin de limiter la quantité de raccordements à faire entre les panneaux qui constituent les lés (bandes).
Il existe différentes techniques de raccordements des panneaux plus ou moins résistantes :
La principale caractéristique de la charge utile est sa masse. Son contenu dépendra de ce que l'utilisateur souhaite faire. Les dispositifs suivants sont souvent embarqués :
Il est possible d'imaginer toute sorte d'expérience embarquée à bord du ballon. Mais pensez toujours à la sécurité et la réglementation.
La NASA étudie la possibilité d'utiliser les ballons solaires pour l'exploration de la planète Mars et même de Jupiter, Saturne et de son satellite Titan.Ce projet serait de remplacer en partie les fusées qui propulsent le satellite par un ballon solaire qui l'amènerait a une altitude suffisamment importante pour que le relais soit pris par des petites fusées, achevant l'extraction du satellite a l'attraction terrestre.