Quelle est la constitution la plus élémentaire d'une charge pour ballons amateurs ?
La première idée est de lâcher un ballon muni d'une carte postale pour le retour. La poste jadis envoyait le courrier "par ballon" ! Un pourcentage de lettres était perdu !
La météo envoyait aussi des ballons avec des cartes à renvoyer au centre météo pour connaître la direction des vents.
En 1892, Messieurs Hermite et Besançon utilisèrent des ballons en papier munis de cartes, véritables questionnaires, qui devaient être rempli par le découvreur du ballon à l'atterrissage et renvoyé à ces personnes pour exploitation scientifique.
L'idée de placer un émetteur est venue quand la radio a fait son apparition.
Revenons au tout début :
L'idée de lâcher un "ballon libre" date du jour où Montgolfier lança un globe de papier qui s'éleva dans les airs. C'est ensuite qu'en augmentant le volume du globe, qu'il a envisagé de transporter des passagers.
L'emploi de l'air chaud pour gonfler un ballon laissa la place à l'hydrogène.
L'usage des "ballons libres" encore appelés "ballons perdus" se généralisa car peu onéreux pour le public.
Et il s'en envola à l'occasion de fêtes ou manifestations diverses.
On les lâche aussi avant le départ des montgolfières pour observer dans quelle direction elle va partir.
Certains ballonnets explosaient tout à coup, pour impressionner le public !
Cela pouvait contraster avec le calme et le sang froid des premiers aéronautes, calmes et confiants.
A partir de l'année 1892, les "ballons perdus" ont commencé à être utilisés pour l'exploration de l'atmosphère.
Auparavant des savants ou des aéronautes intrépides risquaient leur vie pour prendre des mesures dans les basses couches (~ 8000 m) et quelques uns en sont morts par asphyxie par suite de la raréfaction de l'air à ces altitudes trop fortes pour l'homme.
N'ayant pas encore d'émetteur à bord, la seule solution à l'époque était d'enregistrer les informations et de les exploiter après récupération des instruments. Récupération aléatoire, parfois difficile ou impossible.
Les ballons retrouvés ont permis de connaître les trajectoires, ainsi que la vitesse de vol. Même un système de lâcher de cartes au cours du vol, avait été utilisé ! Aujourd'hui, nous avons les informations toutes les secondes sur la position, les vitesses verticales et horizontales et les données météo.
Quel progrès !
Les "ballons-sondes" sont apparus avec les premiers "enregistreurs". Une glace enduite de noir de fumée et une aiguille laissant une trace permettait d'avoir les valeurs météo comme les températures, la pression atmosphérique, et l'humidité.
Puis en abandonnant le papier, les enveloppes ont été réalisées en "baudruche" gonflés au "gaz d'éclairage".
Le 26 mars 1893, Messieurs Hermite et Besançon, lâchèrent un ballon-sonde de 113 mètres cube appelé pour la circonstance "Aérophile" depuis Paris.
Son parcours le conduisit à Chanvres près de Joigny dans l' Yonne pour un vol de sept heures.
Altitude de 15000 mètres, Température minimale de -51 degrés.
Le second vol, le conduisit en Allemagne en pleine Forêt Noire à 450 kilomètres de Paris.
Altitude de 8600 mètres, Température minimale de -40 degrés.
A noter, que les paysans qui le trouvèrent, le détruisirent en provoquant l'explosion de l'hydrogène avec
une lanterne portée par l'un d'eux, on déplora un blessé.
Nos chasseurs de ballons-sondes ne sont pas aussi effrayés à la vue d'un objet tombé du ciel de nos jours !
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Suite 1 :
Les expérimentations se poursuivent dans les années 1895 et 1896 avec un ballon de baudruche de 180 mètres cubes.
Les enveloppes vont se réaliser en soie plus solide que la baudruche. Un diamètre de 400 mètres cubes.
Mais le prix de revient est plus élevé.
Les instruments de mesure évoluent avec le "barothermographe" de Jules Richard suspendu dans une cage en osier sous le ballon. Baromètre, Hygromètre à cheveux et Thermomètre enregistreur.
Les capteurs :
Le baromètre est un tube métallique aplati enroulé en spirale et dans lequel on a fait le vide d'air. Le mouvement qui résulte de la déformation des spires est transmis à une plume au bout d'un levier.
La plume trace un trait sur un papier enroulé autour d'un cylindre qui tourne avec une rotation constante.
C'est un modèle de baromètre enregistreur utilisé très longtemps.
Le thermomètre ressemble fortement au baromètre sauf que le tube est rempli avec de l'alcool. Le liquide va varier son volume en fonction de la température. La mesure est prévue jusque - 80°C.
La plume se contente de tracer sur un papier enduit de noir de fumée. Car l'encre gelait aux basses températures, jusqu'au jour où l'encre à basse température a été trouvée.
L'hygromètre est basé sur le principe de l'allongement des cheveux, sous l'influence de l'humidité. L'histoire ne dit pas si il fallait des cheveux de blondes mais c'est le bruit qui court encore en météo !
Le cylindre était commun aux trois instruments mis en rotation par un mouvement d'horlogerie. Le barothermographe était installé dans une boite en bois, avec une vitre en face avant. Et suspendu avec élasticité, dans une cage en osier avec une porte fermée par un cadenas. Ce petit panier est introduit dans un autre panier en osier noir cylindrique et recouvert de papier d'argent.
Ce papier d'argent a pour fonction de protéger les appareils des rayons solaires qui autrement chaufferaient l'intérieur et fausseraient les mesures.
Nos nacelles modernes sont réalisées en polystyrène extrudé collé, et recouvertes de "couverture de survie" en mylar. Face or ou face argent suivant les essais et les goûts de chacun ?
Cette nacelle du ballon-sonde en osier noir est appelée "panier parasoleil". Elle se trouve à 8 mètres sous le ballon. Pour ne pas subir son influence.
Le choc est en principe amorti à l'atterrissage pour ne pas détériorer les instruments de mesure, récupérés.
Des mesures de la température interne au ballon peuvent se faire et l'objectif était de connaître les variations de la température du gaz en fonction de l'altitude et de la température de l'air. Les rayons solaires modifient la température de l'enveloppe, donc du gaz à l'intérieur. (hydrogène).
Un dispositif de prise d'air a une certaine altitude a été mis en service. Il était constitué d'un tube de verre vide d'air, avec un mécanisme automatique pour le remplir d'air et pour le boucher. Le système réagit à la pression atmosphérique pour commander automatiquement le débouchage et le rebouchage. L'air peut être analysé ensuite en laboratoire.
En Allemagne, un ballon-sonde nommé "le Cirrus" fut lancé en 1894 en présence de l' Empereur Guillaume II.
Le départ était fait depuis l'Institut météorologique de Berlin.
Sous la direction de Monsieur Assmann, le ballon-sonde était confectionné en tissu caoutchouté d'un volume de 250 mètres cubes et gonflé à l'hydrogène.
En 1899, une conférence internationale a lieu à Strasbourg pour unifier les méthodes d'observation et rendre plus précises les mesures. Le nombre des lâchers fut augmenté et la contribution de tous pour alimenter en informations le service météorologique international.
A la suite de cette conférence, une ascension simultanée fut décidée le 8 juin 1899.
Vingt quatre aérostats ont participé dont 15 avec des aéronautes. Les autres étant des ballons-sondes embarquant les instruments les plus perfectionnés pour l'époque.
D'autres ascensions eurent lieu le même jour à Paris, Bruxelles, Munich, Vienne, Saint Pétersbourg et Varsovie.
En France, à Trappes, un observatoire météorologique est dirigé par Monsieur Teisserenc de Bort savant de l' Académie des Sciences. Son terrain est toujours utilisé de nos jours par la météorologie nationale : Météofrance.
Dès 1896, il commence les observations des nuages, des sondages de la haute atmosphère, à l'aide de cerfs-volants et ensuite de ballons-sondes. Les premières lois de variations de la température sont déterminées.
Quelques liens en rapport :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ballon_%28jouet%29
http://cnum.cnam.fr/CGI/fpage.cgi?M9944_1/50/100/110/0/0
http://fr.wikipedia.org/wiki/Jules_Richard_%28industriel%29
http://www.meteohistory.org/Rochas.pdf
http://fr.wikipedia.org/wiki/L%C3%A9on_Teisserenc_de_Bort
http://www.meteo.fr/meteo_france/implantation/setim/historique/historique.html
http://www.dpie.com/gps/trimble-silvana-anna--paola-antenna-module.html
http://www.dpie.com/manuals/gps/trimble/63530-10_Rev-B_Manual_Copernicus-II_2009-09-14.pdf
http://www.parallax.com/product/bs2-ic
http://www.lextronic.fr/P10-module-cb220b.html
http://www.lextronic.fr/P10-module-cb220b.html
http://www.radiometrix.com/content/ntx2
http://www.radiometrix.com/files/additional/ntx2nrx2.pdf
http://cache.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPX5100.pdf
http://www.lextronic.fr/R1667-capteurs-de-temperature.html
https://www.sparkfun.com/products/10167
http://www.lextronic.fr/P19987-capteur-dhumidite-et-temperature.html
http://fr.farnell.com/jsp/search/productListing.jsp?MER=st-me-ca-r2-best-sen&SKUS=1590511,1590514,1590512,1187547,1590513,1187548,1855468,
1784721,1784720,1653387,1855469,1470588,1608106,9596135,1566265,9596119,
1566264,1796927,1608187,1778051,1888015,1669383,9596100,1888014,1669381,
1778042,1778044,9596127,1778041,1891432,1669384,1891429,1796925,1891430,
1669385,1891427,1891428,1891433,1961727,1961728,1961729,1961730
Commentaires sur l'image du haut : le concept de base
--- une antenne quart d'onde
--- un émetteur sur la fréquence attribuée aux ballons-sondes lâchés par des amateurs
--- une carte de traitement des informations et de mise en forme des signaux pour émission
--- un GPS qui fournit les trames NMEA 0183 à la carte micro. Altitude, longitude, latitude.
--- une antenne pour GPS.
--- les capteurs pour faire des mesures expérimentales (suivant un projet scientifique)
L'ensemble forme une "nacelle simple" ou charge utile (payload en anglais).
Illustrations du texte :
Jules Richard
Cette nacelle est portée par une enveloppe d'un certain volume de gaz plus léger que l'air ambiant.
Le tout est appelé " ballons amateurs" : réserver le nom "ballon-sonde" à la météo.
Article écrit par f6agv
f6agv (AT) free.fr
