用于直至中间层的高空研究的超薄聚乙烯气球开发

自四十年前成立以来，位于海得拉巴的塔塔基础研究所 (TIFR) 气球设施一直以用户需求科学家为核心开展工作。20 世纪 90 年代初，当 TIFR 的 X 射线天文学组提出需要将 X 射线望远镜携带至高达 42 km altitude 的气球需求时，气球组启动了针对本土气球级薄膜的研发工作，不仅为主实验开发了各种厚度的薄膜，还并行开发了厚度范围为 5 至 6 微米的薄膜，用于制造探测平流层直至 42 km 的探空气球，因为常规的 2000 克橡胶气球上升高度无法超过 38 km。到 1999 年，探空气球制造实现了完全本土化。为满足从事大气动力学领域研究的用户需求，2011 年启动了厚度范围为 2.8 至 3.8 微米的气球级超薄聚乙烯薄膜研发工作，旨在制造能够穿透中间层的气球。继 2012 年使用 3.8 微米 Antrix 薄膜制造的 61,000 立方米气球首次成功试飞并到达平流层顶 (48 km) 后，我们对百分比自由升力等发射参数进行了微调，以便将相同体积的气球送至更高的中间层高度。2014 年 1 月，使用 61,000 立方米气球进行了三次成功飞行，总悬挂载荷为 10 kg，所有三个气球均穿越进入中间层，达到超过 51 km 的高度。迄今为止飞行的所有气球均为封闭系统，无排气 duct。本文讨论了这些中间层气球飞行的气球制造、发射硬件开发、飞行控制仪器及发射技术。