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Das US-Militär testet Stratosphärenballons, die auf dem Wind reiten, damit sie nie herunterkommen müssen
Foto von Loon Ballon, der über Berge fliegt X Unternehmen | Seetaucher
Die Idee eines Ballons, der auf unbestimmte Zeit hoch über der Erde schwebt, ist verlockend. Solarenergie würde es solchen Stratosphärenballons ermöglichen, wie kostengünstige Satelliten am Rande des Weltraums zu operieren, wo sie in abgelegenen oder von Katastrophen betroffenen Gebieten für Kommunikation sorgen, Hurrikane verfolgen oder die Verschmutzung des Meeres überwachen könnten. Eines Tages könnten sie sogar Touristen auf Weltraumreisen mitnehmen, um die Krümmung des Planeten zu sehen.
Es ist keine neue Idee. Tatsächlich wurden die ursprünglichen Stratosphärenballons in den 1950er Jahren von der NASA geflogen, und die Agentur verwendet sie immer noch für wissenschaftliche Missionen. Und Projekt Lohn , im Besitz von Googles Muttergesellschaft Alphabet, setzte solche Ballons erfolgreich ein, um mobile Kommunikation in den USA bereitzustellen Folgen des Hurrikans Maria in Puerto Rico .
Es gibt jedoch einen großen Haken: Aktuelle Ballons bewegen sich mit dem Wind und können jeweils nur ein paar Tage in einem Bereich bleiben. Auf der Höhe der Stratosphäre, etwa 60.000 Fuß (18.300 Meter) hoch, wehen die Winde in verschiedenen Höhen in verschiedene Richtungen. Theoretisch sollte es möglich sein, einen Wind zu finden, der in jede gewünschte Richtung weht, indem man einfach die Höhe ändert. Aber während maschinelles Lernen und bessere Daten die Navigation verbessern, ist der Fortschritt allmählich.
DARPA, der Forschungsarm des US-Militärs, glaubt, das Problem gelöst zu haben. Es testet derzeit einen Windsensor, der es Geräten in seinem Adaptable Lighter-Than-Air (ALTA)-Ballonprogramm ermöglichen könnte, Windgeschwindigkeit und -richtung aus großer Entfernung zu erkennen und dann die notwendigen Anpassungen vorzunehmen, um an einem Ort zu bleiben. DARPA arbeitet seit einiger Zeit an ALTA, aber seine Existenz wurde erst im September bekannt.
Ball Luft- und Raumfahrt
Indem wir höher fliegen, hoffen wir, von einer größeren Bandbreite an Winden profitieren zu können, sagt ALTA-Projektmanager Alex Walan. ALTA wird sogar noch höher als Loon in 75.000 bis 90.000 Fuß (22.900 bis 27.400 Meter oder 14 bis 17 Meilen) operieren, wo die Winde weniger vorhersehbar sind. Das sollte kein Problem sein, wenn der Ballon genau sehen kann, wo die günstigen Winde sind.
Der Windsensor namens Strat-OAWL (kurz für Stratospheric Optical Autocovariance Wind Lidar) ist eine neue Version eines ursprünglich für NASA-Satelliten entwickelten Sensors. OAWL wird von Ball Aerospace hergestellt und strahlt Laserlichtimpulse in die Luft. Ein kleiner Teil des Strahls wird zurückreflektiert, und das reflektierte Laserlicht wird von einem Teleskop gesammelt. Die Wellenlänge des reflektierten Lichts wird geringfügig geändert, je nachdem, wie schnell sich die Luft bewegt, von der es zurückgeworfen wird, eine Änderung, die als Dopplerverschiebung bekannt ist. Durch die Analyse dieser Verschiebung kann OAWL die Geschwindigkeit und Richtung des Windes bestimmen.
Im Gegensatz zu anderen Windsensoren blickt OAWL gleichzeitig in zwei Richtungen und gibt so einen besseren Hinweis auf Windgeschwindigkeit und -richtung.
Es ist, als würde man mit zwei offenen Augen statt mit einem hinausschauen, sagt Sara Tucker, Lidar-Systemingenieurin bei Ball Aerospace.
Frühere Versionen von OAWL im Flugzeug geflogen haben Winde in mehr als 14 Kilometern Entfernung mit einer Genauigkeit von besser als einem Meter pro Sekunde gemessen. Die größte Herausforderung bei Strat-OAWL bestand darin, es zu verkleinern, um es an die Platz-, Gewichts- und Leistungsanforderungen der ALTA-Ballons anzupassen.
Walan war nicht in der Lage, die militärische Rolle der ALTA-Technologie zu erörtern, aber ein hochauflösender Sensor, der permanent 15 Meilen über einem Kriegsgebiet positioniert ist, wäre ein nützlicher Vorteil. Militärflugzeuge haben Höhen von 60.000 bis 65.000 Fuß, sodass sie Ballons vom Loon-Typ abfangen könnten. Da es höher fliegen wird, wird ALTA ein viel schwierigeres Ziel sein. Der Ballon könnte für sichere Kommunikation und Navigation sorgen oder als Mutterschiff für Drohnen fungieren.
Das ALTA-Testflugprogramm mit bis zu dreitägigen Flügen hat bereits begonnen und wird mit stetig längeren Flügen fortgesetzt.
Die Technologie könnte auch Anwendungen außerhalb des Militärs haben. Einige Unternehmen wie WorldView sprechen über Weltraumtourismus, Einnahme einer Passagierkapsel in Höhen, in denen die Schwärze des Weltraums und die Krümmung der Erde zu sehen sind. Eine zuverlässige Navigation, wie sie von OAWL bereitgestellt wird, würde solche Fahrten viel sicherer machen. Es könnte auch Verkehrsflugzeugen ein Werkzeug geben, um klare Luftturbulenzen zu erkennen und zu vermeiden.
Der ALTA-Ballon selbst wird von hergestellt Rabe Aerostar, die auch die Loon-Ballons herstellt. Der General Manager des Unternehmens, Scott Wickersham, sagt, diese Art von Technologie bringt uns Ballons, die unbegrenzt in der Luft bleiben, viel näher – und das wird alle Arten von Anwendungen möglich machen.
„Ich glaube, dass wir eine Zukunft sehen werden, in der die Stratosphärenballons so verbreitet sein werden, wie es Verkehrsflugzeuge heute sind“, sagt er.