Ballon-sonde - Définition
Le ballon-sonde a été inventé par Gustave Hermite en 1892. Un ballon-sonde (sounding balloon en anglais), dans les domaines de la météorologie et de l'astronautique, est un ballon libre non habité, utilisé pour faire des mesures locales dans l'atmosphère. Son principal intérêt est de pouvoir atteindre des altitudes d'environ 30 km voire plus, ce qu'il est impossible de faire avec des moyens plus conventionnels tels que les avions. Son prix est par ailleurs sans commune mesure avec celui d'un satellite.
Types de ballons-sondes
Il existe plusieurs types de ballons-sondes :
- Les ballons-sondes standards gonflés à l'hélium pouvant emporter des charges importantes en haute altitude. Dans ce cas, le ballon est fermé et en composés élastiques, ce qui implique qu'il éclate aux environs de 30 km à cause de la pression très faible régnant à cette altitude ;
- Les ballons ouverts : constitués d'une enveloppe légère, ils sont ouverts par le bas et permettent ainsi à l'hélium de sortir au fur et à mesure de la montée. Ils peuvent atteindre jusqu'à 45 km d'altitude et y rester jusqu'à 4 jours. Ce type de ballon-sonde représente la majorité des ballons lancés dans un cadre scientifique ;
- Les ballons pressurisés gonflés à l'hélium. Ceux-ci sont constitués d'une enveloppe rigide les empêchant d'éclater. Ils peuvent ainsi rester des semaines dans l'atmosphère — entre 10 et 20 km — et permettent de réaliser des expériences de longue durée, pouvant survoler des terrains différents ;
- Les ballons infrarouge : l'enveloppe est souvent aluminisée et permet l'entrée des rayons infrarouges du Soleil, ce qui permet de chauffer l'air contenu dans le ballon de manière continue et ce même à haute altitude. Le jour, le ballon monte à environ 28 km et descend la nuit vers 20 km. Le grand intérêt de ce type de ballon est leur très longue durée de vie ; des vols de plusieurs mois ont ainsi déjà été réalisés et permettent de faire plusieurs fois le tour du monde !
Constitution
Un ballon-sonde est constitué d'une chaîne de vol, composée par :
- Le ballon lui-même, tirant le reste de la chaine
- Un parachute dans la plupart des cas, afin de permettre une descente en douceur
- Un transpondeur permettant aux contrôleurs aériens de connaître sa position — ou un réflecteur radar pour les ballons les plus simples
- Une ou plusieurs nacelles, pouvant souvent se détacher à des phases différentes du vol, si nécessaire chacune avec son parachute et/ou son propre transpondeur. C'est la nacelle (le panier en osier et moins utilisé que la simple boîte) qui contient les expériences.
Utilisation
La plupart des ballons expérimentaux ont un but d'étude de l'atmosphère (par exemple : la couche d'ozone) et sont mis en œuvre par des professionnels tels que le CNES ou des universités. Il existe aussi des ballons météo dont le but est de relever la température, l'humidité, la vitesse et la force des vents qui aident à l'élaboration de prévisions météorologiques : il s'agit des radio-sondages. En France, il existe 7 stations de radio-sondage qui lâchent un ballon météo, certaines de manière automatique, a 0h UTC et 12h UTC.
Enfin, il faut préciser que les ballons-sonde peuvent être également mis en œuvre par des amateurs, notamment des clubs aérospatiaux et les radioamateurs. Il s'agit plus ici d'une conception ludique et technique que purement scientifique.
Des ballons à l'école
Les ballons sondes sont de formidables vecteurs pour les expériences. C'est pour cela que le CNES en partenariat avec Planête Sciences permet aux jeunes de créer eux même leur(s) expérience(s). Celles-ci seront alors accrochées dans une nacelle qu'un ballon en latex emmènera à 25-30kms d'altitude.
Ces expériences menées déjà dans de nombreuses écoles (~150 par an) permettent aux élèves d'étudier l'atmosphère, la pollution, de prendre des photos ou des films à des altitudes diverses...
"Un ballon pour l'école" (UBPE) est un moyen qui permet aux plus jeunes de mettre en oeuvre leurs propres expériences "en vrai".
Statistiquement et grâce à l'autocollant posé sur la nacelle on récupère 2 ballons sur 3.
Dans certaines régions, les radioamateurs sont mis à contribution pour la récupération du ballon. Un module GPS associé à un émetteur et à une interface APRS permet une localisation précise en temps réel de la nacelle pendant presque tout le vol. La recherche au sol s'effectue ensuite par radiogoniométrie classique. Le taux de récupération peut alors atteindre 100%. Les élèves peuvent suivre le déplacement du ballon sur un fond de carte grâce à un logiciel approprié.