成層圏を風船で撮影する限界

最近、ラジオゾンデ用の風船を使って
成層圏を撮影することが流行っています。

この場合３万mくらいで破裂して、落下していきます。

これを、もっと強化することにより、さらに上に上がれるのでは？
例えば、金属製の膜で風船を作り、内部に梁のような構造物を作れば、かなり耐久性はアップするでしょう。

真空と大気圧の差は１気圧ですから、けっこう軽量でも破裂しないものができると思います。

もちろん、どこまでも上がれるわけではないでしょうが、たとえばコップに注いだ水の表面に浮かぶ氷のように、いわば『大気の水面』まではいけるのでは？


そして、それはどのくらいの高度になるでしょうか？
知識がある方、あるいはシミュレーションできる方の意見を聞きたく思います。

No.1 ベストアンサー 回答者： EZWAY 回答日時： 2019/06/13 19:15

素人の計算ですが、３万メートルまで上がれば、空気の密度は地表の１%なので、浮力も１％になります。

つまり、内部の圧力が１気圧であるなら、中にヘリウムを詰めたとしても、その密度は外気よりも高いです。ヘリウムの分子量は４で、空気の平均分子量は29程度ですので、ヘリウムが１気圧なら、外気は0.14気圧程度になれば浮力は無くなりますよね？従って、上に上がるどころか、下に落ちていきます。風船の質量が０であるとしても、中身が１気圧であるなら、15000mが関の山じゃないですか。
仮に、ヘリウムを使うとするのであれば、外気圧に応じて、体積が膨張する必要があります。なので、圧力に差があっても破裂しない風船を作るという方向性は間違っていますし、そういった補強に必要な材料の質量も大問題になります。
大気圧が1%であるなら、地表と同じ浮力を求めるのであれば、体積は100倍になる必要があります。理想的には外気圧と内圧が同じになるように、限りなく伸びる素材が理想的ということです。
風船が破裂するのは圧力差というよりも、それ以上伸びなくなった結果と理解した方がいいんじゃないですか。それと、温度も問題で、非常に低い温度で、柔軟性を保ち伸び続けるような素材があるかどうかということです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

確かに、気体を押さえつけていては、浮力は減りますよね。
極論を言えば《超軽量の真空容器》が最高の浮力を持つことになるわけですし。

宇宙帆船イカロスの、折りたたみ膜のような素材と構造で気球をつくり、上昇に合わせて展開を制御する。
とかが方法論としては現実的でしょうか。

お礼日時：2019/06/26 16:48

No.3 回答者： hanasaka 回答日時： 2019/06/15 06:50

http://fusenucyu.com/4196

http://fusenucyu.com/sinsei

こちらが参考になるのでは。48000mに上がったようです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
現実的にはそれくらい、ということですね。

お礼日時：2019/06/26 16:42

No.2 回答者： Tacosan 回答日時： 2019/06/14 01:30

＊有人＊気球で 40 km を超えてるわけだから, 無人でよければもうちょっとはいける. ただ, 単純な構造にすると

地上で押さえるのに困る
ので (確か Red Bull Stratos でも困っていたような気がする), 「上昇するにつれて内部の気体を放出する」機構も付けたい気はする.

この回答へのお礼

ありがとうございます。

気体を放出、ですか。
たしかにそれなら破裂はしませんが、浮力には寄与しないかも。

お礼日時：2019/06/26 16:44