原创《坐着气球去太空》
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想去太空旅行,许多人既害怕票价过高,又担心飞船的安全性.现在,一个更便宜也更安全的高空旅游方式正在兴起,那就是乘坐气球去旅行.
一次冒险的体验在“嗖”的一声响后,57岁的阿兰·尤斯塔斯开始升空,他穿着227千克的加压太空服,连接在一个巨大的气球上.当气球平稳上升时,气球形状开始改变.起初,气球看上去像一只柔软的水母,然后变成一颗泪珠的形状.最后,当尤斯塔斯接近他的目的地,距离地球表面约4.1万千米时,他抬头能看到黑暗的太空,低头则能看到漂亮的地球大气层.随后,在一个小型爆炸装置的作用下,他切断了绑在身上的气球绳索,跳向地面.在约4 分半钟之后,尤斯塔斯打开了身上的降落伞,最后总共花了15分钟才到达地面,整个过程都被他随身携带的摄像机拍下.
这是发生在2014年10月激动人心的一幕,阿兰·尤斯塔斯是谷歌的副总裁,当从高空降落时,尤斯塔斯的最高速度为367米/秒,几乎超过了音速.其自由落体距离为3.8万千米,持续了4分27秒,均打破了世界记录.这次非常成功的气球旅行打破了2012年奥地利人鲍姆·加特纳升至约3.9万千米高空的纪录,也证实了单人版的平流层气球旅行的可行性.
那么,这次气球旅行的技术原理是什么呢？
更多的新发明当气球充入气体的密度小于其周围环境的气体密度,且由此压力差产生的静浮力大于气球的总重量时,气球就可上升.
尤斯塔斯所使用的气球充满氦气,氦气的密度不到大气密度的14%,是除了氢气以外密度最小的气体.然而,当氢气与空气或者氯气混合后,会形成爆炸性混合物,可被火花、高温或阳光点燃.相比之下,氦气化学性质不活泼,通常状态下不与其它元素或化合物结合,是非常稳定的惰性气体,所以可以填充飞艇、气球.
为了支撑身穿太空服的尤斯塔斯,尤斯塔斯所搭乘的气球装有991立方米的氦气,而气球则是由聚乙烯材料制成,膜厚仅20微米左右,其抗低温性能和抗拉伸强度却非常好.为了防止连接气球与尤斯塔斯的系绳打结,系绳由质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的碳纤维材料制成.
这次尤斯塔斯的旅行只是气球平流层旅行的一个开端.帮助他策划这次气球旅行和制造生命维持系统的两个负责人成立了世界视野体验公司,发明了一个能载多人的高空气球——“航行者”,旨在成为第一个将乘客带到3万米高空的太空旅游公司.
“航行者”直径达到121. 9 2米,与搭载尤斯塔斯的气球一样大,不过,为了搭载多名乘客,它充满氦气后将吊起一个重约4吨的胶囊式舱体.舱体外形像一枚橄榄球,每边都有观景窗口,直径约3米,长度约6米.密封舱一次最多可载8人,包括2名飞行员和6名游客.
按照计划,当“航行者”飞行高度到达目标高度3万米高空后,气球在平流层会停留约2个小时,这个时候气球的运动很平稳,气球上的旅客可以在密封舱内自由走动,自拍发朋友圈,或者举办一个高空鸡尾酒会.之后,驾驶员会释放气球的一些气体,然后让气球与密封舱完全脱离.同时,在密封舱上面,将会有一个巨大的翼伞伸展开来,观光舱开始利用翼伞下降.当观光舱登陆地球时,还会出现减少冲击力的6个安全气囊,整个行程大约需要5~6个小时.
与世界视野体验公司想法类似的是一家西班牙私人公司,他们也计划用气球载着加压舱的方式,带乘客去旅行.不过,这家公司提出了一个更高的高度——3.6万米.未来的高空旅行比起以火箭助推器为动力的航空飞船,高空气球的一个最诱人的好处就是气球旅行非常便宜.以世界视野体验公司研制的“航行者”为例,游客只需花7.5万美元,每分钟付费625美元就可乘坐它进入大气层边缘游览一圈,而乘坐维珍银河公司的商业亚轨道航空飞船,需要花费25万美元,每分钟费用高达2800美元.
之所以航空飞船的票价那么高,是因为要到达外太空,就要求航空飞船的发射初速度必须达到第一宇宙速度,这就意味着相应的技术要求更加严格,比如燃料使用、发射速度等技术,随之而来的就是更加高昂的成本.所以,普通人很难有机会搭乘航空飞船.相比较而言,高空气球的制作成本更低廉,也就更便宜.
然而,要想气球飞到外太空,需要浮力大于重力.在3万米的高空,因为几乎是真空,所以浮力几乎是零.气球的重力无论如何都不会为零的,所以不可能飞得更高.太空一般也是指大约距离地球表面10万米的空间.现在只有维珍银河公司的商业亚轨道航空飞船借助火箭的动力,可以飞至近10万米高空.不过,虽然气球飞不到太空,但3万米的高空已经是地球大气层总高度的99%,那里实际上也是真空,你同样可以俯瞰地球这个蔚蓝的星球,而仰头看到的则是黑漆漆的太空,所以,除了没有失重的体验外,景观与坐航空飞船看到的是一样的.
而且,乘坐航空飞船,整个过程最长不会超过两个小时,航空飞船中的乘客也只能够得到大约五六分钟的失重体验,就要开始返回地面.所以,比起风险系数高,容易让人肠胃不适的航空飞船旅行,坐气球去平流层旅行,或许会是更不错的选择.
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