一种基于高空气球的临近空间实验装置和方法

本发明涉及临近空间实验设备，尤其涉及一种基于高空气球的临近空间实验装置和方法。

背景技术：

1、临近空间(也被称为“近空间”、“空天过渡区”、“亚太空”或“亚轨道”等)一般是指距离地面20km-100km左右的地球空间(美国定义为20km至120km)，临近空间是跨越对流层、平流层和中间层的高空区域，其具有高辐射、低温、干燥等特点，同时也受到电磁辐射的极大影响。临近空间飞行器是指只在或能在临近空间作长期、持续飞行的飞行器或亚轨道飞行器或在临近空间飞行的高超声速巡航飞行器，具有航空、航天飞行器所不具有的优势，特别是在通信保障、情报收集、电子压制、预警、民用等方面极具发展潜力。

2、由于临近空间环境兼有外太空及近地空间的特征，复杂且严苛，因此临近空间飞行器所使用的材料或者部件在该环境下的抗老化能力就显得极为重要，这决定了临近空间飞行器的性能和寿命。实际中，在进行临近空间飞行器的设计时，需要获知各种材料或者部件的抗老化能力，并进行材料或者部件性能评估，只有获得材料或者部件在临近空间环境中的精确性能参数，才能更准确和科学地开展设计工作。

3、目前，在对材料进行老化的实验中，一种是在在地面模拟临近空间的环境以进行实验，然而，在模拟环境中，宇宙辐射、光强、光谱分布和环境温度湿度等参数与临近空间实际环境有差别，难以得到材料或者部件性能在临近空间环境中的真正性能参数。另一种是利用临近空间飞行器搭载实验材料在临近空间中进行实验，然而，由于临近空间高度范围大，在单次飞行实验中，只能进行一个高度的老化实验，效率较低，如果想要多个高度上的实验数据，则需要开展多次的飞行任务，成本较高。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于高空气球的临近空间实验装置和方法，用以解决现有技术中利用临近空间飞行器搭载实验材料在临近空间中进行实验时，单次飞行实验中只能进行一个高度的老化实验，效率较低，如果想要多个高度上的实验数据，则需要开展多次的飞行任务，成本较高的缺陷。

2、根据本发明的第一方面，提供一种基于高空气球的临近空间实验装置，包括：高空气球、第一缆绳、降落伞、第二缆绳和配重舱，其中，

3、所述降落伞的顶端通过所述第一缆绳与所述高空气球连接，所述降落伞的底端通过所述第二缆绳与所述配重舱连接；

4、所述第二缆绳沿其长度方向依次间隔设置有多个放置位，所述放置位用于放置实验材料。

5、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，还包括切断机构，所述切断机构设置在所述第一缆绳上，所述切断机构用于切断所述第一缆绳。

6、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，还包括缆绳长度调节机构，所述缆绳长度调节机构设置在所述第二缆绳上，所述缆绳长度调节机构用于调节所述第二缆绳的长度。

7、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，所述第二缆绳的长度为1米至1000米。

8、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，所述配重舱中设置有环境数据检测机构、数据存储机构、供电机构和控制机构，所述环境数据检测机构、所述数据存储机构和所述供电机构均与所述控制机构电连接，所述环境数据检测机构用于检测临近空间的环境数据，所述数据存储机构用于存储数据。

9、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，所述环境数据检测机构包括：宇宙射线探测器和气体探测仪。

10、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，所述环境数据检测机构包括：温度传感器和湿度传感器。

11、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，所述配重舱中还设置有配重块。

12、根据本发明提供的一种基于高空气球的临近空间实验装置，所述实验材料包括：临近空间飞行器所使用的薄膜材料、太阳能薄膜电池、以及临近空间飞行器上的材料或者部件。

13、根据本发明的第二方面，提供了一种用于如根据本发明的第一方面中所述的基于高空气球的临近空间实验装置的方法，包括：

14、根据实验需求，将等待自然老化的实验材料依次固定放置在第二缆绳的放置位上；

15、释放高空气球，使得高空气球带动降落伞、等待自然老化的实验材料以及配重舱飞升到临近空间；

16、当实验装置在临近空间中所处的时长达到实验所需要的时长之后，切断高空气球和降落伞之间的连接，打开降落伞，使得等待自然老化的实验材料以及配重舱落到地面。

17、本发明提供的基于高空气球的临近空间实验装置包括依次连接的高空气球、第一缆绳、降落伞、第二缆绳和配重舱，第二缆绳沿其长度方向依次间隔设置有多个用于放置实验材料的放置位。由此，在实验装置到达临近空间之后，多个实验材料可以沿竖直高度方向间隔设置，从而可以在单次实验中获取多个高度上的实验数据，在确保实验精度的同时，能够降低实验成本，提高实验效率。

技术特征：

1.一种基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，包括：高空气球、第一缆绳、降落伞、第二缆绳和配重舱，其中，

2.根据权利要求1所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，还包括切断机构，所述切断机构设置在所述第一缆绳上，所述切断机构用于切断所述第一缆绳。

3.根据权利要求1所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，还包括缆绳长度调节机构，所述缆绳长度调节机构设置在所述第二缆绳上，所述缆绳长度调节机构用于调节所述第二缆绳的长度。

4.根据权利要求1所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，所述第二缆绳的长度为1米至1000米。

5.根据权利要求1所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，所述配重舱中设置有环境数据检测机构、数据存储机构、供电机构和控制机构，所述环境数据检测机构、所述数据存储机构和所述供电机构均与所述控制机构电连接，所述环境数据检测机构用于检测临近空间的环境数据，所述数据存储机构用于存储数据。

6.根据权利要求5所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，所述环境数据检测机构包括：宇宙射线探测器和气体探测仪。

7.根据权利要求5所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，所述环境数据检测机构包括：温度传感器和湿度传感器。

8.根据权利要求1所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，所述配重舱中还设置有配重块。

9.根据权利要求1所述的基于高空气球的临近空间实验装置，其特征在于，所述实验材料包括：临近空间飞行器所使用的薄膜材料、太阳能薄膜电池、以及临近空间飞行器上的材料或者部件。

10.一种用于如权利要求1至9中所述的基于高空气球的临近空间实验装置的方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种基于高空气球的临近空间实验装置和方法，涉及临近空间实验设备技术领域，该试验装置包括：高空气球、第一缆绳、降落伞、第二缆绳和配重舱，其中，降落伞的顶端通过第一缆绳与高空气球连接，降落伞的底端通过第二缆绳与配重舱连接；第二缆绳沿其长度方向依次间隔设置有多个放置位，放置位用于放置实验材料。在实验装置到达临近空间之后，多个实验材料可以沿竖直高度方向间隔设置，从而可以在单次实验中获取多个高度上的实验数据，在确保实验精度的同时，能够降低实验成本，提高实验效率。技术研发人员：吕静,聂营,张远平,高衡受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/16