En utilisant une technologie standard et une économie innovante, des ballons légers à l'hélium ont commencé à transporter des laboratoires télécommandés au bord de l'espace et à l'arrière, offrant l'analyse de rentabilisation pour de nouveaux types de missions scientifiques.

Il y a plus dans l'air qu'il n'y paraît. Les gaz qui entourent notre planète diffusent des ondes lumineuses, obscurcit leur éclat et brouille leurs couleurs, vu par les rouges, oranges et violets visibles dans le ciel au coucher du soleil.

Il fait de la terre un refuge sûr et pittoresque, mais aussi bruyant pour les scientifiques qui étudient son environnement.

'Lors de l'étude de l'atmosphère, l'altitude compte, " a déclaré le professeur Klaus Pfeilsticker, un physicien de l'environnement spécialisé dans les techniques de télédétection à l'Université de Heidelberg en Allemagne.

L'atmosphère interfère avec tous les signaux qui peuvent être utilisés pour la sonder. Cela brouille les résultats expérimentaux et rend particulièrement difficile la détermination de l'altitude à laquelle se déroulent les phénomènes aériens.

Molécules

Les recherches du professeur Pfeilsticker portent sur l'impact des gaz sur l'environnement, en utilisant des ballons à hélium pour étudier quelles molécules peuvent être trouvées au-dessus de nous, et comment ils ont un impact sur la vie ci-dessous.

Son travail est centré sur les gaz à base d'halogène, qui semblent inoffensifs à première vue. Par exemple, le dibromométhane et le bromoforme sont produits par les microalgues dans l'océan et leurs liaisons chimiques réagissent si vite qu'elles dérivent rarement loin des écosystèmes qui les libèrent.

Mais étant donné le bon vent arrière, ils peuvent s'élever à 14 kilomètres au-dessus des océans et faire des ravages dans la couche d'ozone.

Il y a quatre ans, Le professeur Pfeilsticker a coordonné un projet de recherche financé par l'UE appelé SHIVA pour démontrer que les gaz contenant des halogènes à courte durée de vie appauvrissent autant d'ozone que les polluants interdits par le protocole de Montréal. un accord international pour protéger la couche d'ozone conclu en 1987.

Ces dommages sont compensés par le rythme naturel auquel l'ozone se reforme. Mais comme le changement climatique réchauffe les océans et les courants aériens, davantage de composés halogènes pourraient balayer dans la stratosphère et élargir le trou dans la couche d'ozone d'une manière que nous ne pouvons pas contrôler avec des réglementations.

Le consortium SHIVA a réussi à quantifier l'impact de ces gaz à courte durée de vie car il a vérifié les résultats sur place.

Les partenaires du projet ont piloté des avions à 12 kilomètres de haut pour collecter des échantillons d'air au-dessus des nuages ​​et étalonner leurs mesures au sol, mais détailler le risque nécessitera des ballons à haute altitude.

L'air dans la couche d'ozone est trop fin pour faire passer des avions, donc la seule façon de prendre des mesures là-bas est d'attacher les instruments sur une fusée ou sous un ballon.

« À l'aide d'un avion de recherche, SHIVA vient de réussir à frôler la limite inférieure de la couche d'ozone, " a déclaré le professeur Pfeilsticker. 'À la fin, une compréhension plus approfondie nécessitera des véhicules capables de s'élever plus haut dans la stratosphère.'

Philipp Maier de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre en Allemagne soutient que les ballons peuvent offrir la solution la plus économique.

"Les ballons à l'hélium peuvent soulever une demi-tonne d'équipement scientifique à plus de 30 kilomètres dans les airs, ' il a dit. Cela amènerait les instruments d'analyse chimique au cœur de la couche d'ozone.

À ce jour, la principale limitation des observatoires montés sur ballon a été leur maniabilité maladroite. En principe, les ballons à l'hélium peuvent naviguer par vent fort vers n'importe quelle destination dans le monde. En pratique, attraper le bon courant d'air signifie évacuer beaucoup d'hélium ou laisser tomber beaucoup de ballast, un matériau lourd utilisé pour assurer la stabilité tout en flottant.

L'équipement scientifique et les commandes lourdes ont tendance à amener les missions de ballons stratosphériques à une descente imprévue en quelques jours, endommageant parfois leur charge utile coûteuse et soulevant des problèmes de sécurité en dessous.

Dr José-Luis Ortiz à l'Institut d'Astrophysique d'Andalousie, Espagne, est convaincu que la technologie pour un meilleur pilotage et un atterrissage plus sûr existe. Le défi consiste à l'emballer dans un produit commercialisable.

Systèmes à deux ballons

"Il existe des manières plus intelligentes de plonger et de s'élever, " dit le docteur Ortiz. « Les systèmes à deux ballons dans lesquels une moitié peut se dilater tandis que l'autre reste rigide pourraient, par exemple, rendre le ballast obsolète.

D'autres avancées progressives pourraient augmenter la durée du vol et rendre la charge utile du ballon réutilisable. Le Dr Ortiz cite la miniaturisation des composants électroniques comme exemple de la façon dont les améliorations progressives rendent les cargaisons de ballons plus légères et moins chères à assembler. Ses partenaires ont contrôlé des télescopes aéroportés en utilisant les mêmes puces informatiques Raspberry Pi qui permettent aux amateurs de construire des robots maison.

Dans le cadre du projet ORISON financé par l'UE, un consortium scientifique dirigé par le Dr Ortiz s'est associé à EY, le plus grand cabinet comptable d'Europe. Ensemble, ils travaillent sur un plan d'affaires pour les instruments flottants dans la stratosphère.

'Aujourd'hui, les scientifiques qui se lancent dans des missions en ballon doivent construire eux-mêmes une grande partie de l'équipement, " dit le docteur Ortiz. ORISON vise à sous-louer des observatoires entièrement fonctionnels, permettant à leurs clients de se concentrer sur la recherche. Selon le Dr Ortiz, ceci est comparable au modèle économique de nombreux télescopes au sol.

Alors que les vols à bas prix vers la stratosphère pourraient attirer de nombreux domaines de recherche, Le premier public cible d'ORISON est les astronomes. Les partenaires du projet ont effectué des vols d'essai cette année au cours desquels ils ont pris des centaines de photographies en contact étroit avec des météores.

Les télescopes flottants offrent aux observateurs d'étoiles les avantages évidents de s'élever au-dessus du temps nuageux et d'empêcher les signaux d'être absorbés dans l'ultraviolet et le proche infrarouge. « C'est excitant de voir de l'eau sur d'autres planètes, " dit Maier.