Lancement d'un ballon sonde à l'ESEO

Quelle sera l'altitude maximale ?

Au cours de l'ascension, la pression de l"atmosphère diminue et le volume du ballon augmente. Lorsque le rayon de l'enveloppe atteint la valeur maximum autorisée r_max de 5 m, la toile se déchire et le ballon redescend freiné par son parachute.

Avant cela, il a le temps de prendre quelques photos...

Plus de photos ici : n'oubliez pas de redescendre...

Dans un modèle simple, on suppose que la pression d'hélium à l'intérieur du ballon est égale à la pression extérieure. En fait, on considère l'enveloppe du ballon totalement élastique, ce qui n'est pas vraiment le cas.

La quantité de gaz introduite au départ est déterminée par les conditions de pression et température au sol $n = {P_0V_0 \over RT_0}$ puis le volume d'hélium évolue selon la loi de gaz parfaits $V = {nRT \over P}$ . On en déduit alors le rayon par $V = {4 \over 3} \pi r^3$ .

Les valeurs de pression et de température retenues sont celles du modèle d'atmosphère U.S. Standard, 1976

Rayon du ballon en fonction de l'altitude


z(m)	P(Pa)	T(K)	V(m³)	r(m)
0	101300	288	4,18	1,0
5000	54050	256	6,96	1,2
10000	26500	223	12,4	1,4
15000	12110	217	26,4	1,8
20000	5529	217	57,8	2,4
21000	4729	218	67,9	2,5
22000	4047	219	79,7	2,7
23000	3467	220	93,5	2,8
24000	2972	221	109,5	3,0
25000	2549	222	128	3,1
27500	1743	224	189	3,6
30000	1197	226.5	279	4,1
32500	801	230	423	4,7
35000	575	236	605	5,2
37500	410	243	862	5,9

L'altitude maximale est alors de l'ordre de 34 km. Expérimentalement, on constate plutôt des altitudes de l'ordre de 30 km. La température du ballon exposé au rayonnement solaire en altitude est certainement plus grande qu'à l'extérieur. C'est la première piste à explorer si l'on souhaite proposer un meilleur modèle.

Lien pour des compléments d'information. On y parle aussi de la température à l'intérieur de la nacelle qui emporte l'électronique. Ce qui serait intéressant, au prochain lancement, c'est de mesurer celle de l'hélium.