16 Juillet 2013

Ballons : des véhicules gonflés !

Mesurer la qualité de l’air au-dessus de la Méditerranée. C’est l’objectif de la campagne scientifique ChArMex (Expérience Méditerranéenne sur la chimie et les aérosols, en anglais) qui a lieu cet été. Comment ? Notamment grâce à des ballons qui détectent les aérosols, ces poussières présentes dans l’air. Oui, oui, des ballons ! Explications.

Le ballon (ou aérostat) est un outil très prisé des chercheurs qui étudient l’atmosphère, car il est le seul véhicule qui peut flotter au cœur du milieu à analyser (entre 10 et 45 km d’altitude), en emportant divers instruments scientifiques.

Les ballons permettent par exemple de faire des prélèvements de particules, les aérosols, ou des mesures de température ou d’humidité. Grâce à eux, les scientifiques ont pu étudier le trou dans la couche d’ozone ou la formation des cyclones.

Les astronomes peuvent aussi y accrocher leurs télescopes, et observer le ciel par-dessus la pollution. Depuis 1962, le CNES a ainsi lancé plus de 3500 ballons.

Ouverts ou fermés ?

 A chaque type de mission, correspond un type d’aérostat. Il en existe deux familles.

Les ballons stratosphériques ouverts (BSO) peuvent monter jusqu’à 45 km mais ne gardent pas une altitude constante et ne peuvent pas voler plus de quelques jours. Leur enveloppe ressemble à ces films transparents qui ferment les barquettes d’aliments : souple, extensible et donc peu fragile. Les BSO peuvent transporter de très lourdes charges. Comme un télescope de 800 kg. Mais il faut alors une enveloppe de 800 000 m3. Imaginez, on pourrait y faire entrer un Airbus A380 !

Les ballons pressurisés, dont l’enveloppe est complètement fermée et étanche, constituent la seconde famille. Ils s’élèvent moins haut (environ 20 km) mais ils restent à une altitude choisie et calculée, et peuvent voler pendant plusieurs mois.

Les bases de lancement

Le CNES vient d’inaugurer une nouvelle base de lâcher de ballons à Timmins, au Canada. Pourquoi là ? Car les conditions de vol sont idéales : peu de vent au sol et peu d’habitants aux alentours, donc moins de risques lors des retombées. La base canadienne permet des lâchers à des moyennes latitudes, entre le Pôle et les Tropiques. Le CNES utilise aussi une base fixe plus près du Pôle Nord, à Kiruna en Suède, ainsi que des bases mobiles.

Antennes, poste de contrôle… les ingénieurs déplacent leur station à travers le monde. Ainsi, pour la campagne ChArMex, les ballons ont été lâchés depuis différentes îles en Méditerranée.

Allô le ballon, ici la Terre

Sur le principe, le ballon est un véhicule simple : pas de moteur, pas de combustible, seulement une enveloppe gonflée d’hélium et une nacelle.

Mais on peut communiquer avec lui depuis le sol, connaître sa position ou lui donner des ordres, comme celui de faire redescendre les instruments (attachés sous un parachute !), une fois la mission terminée.

Aujourd’hui, l’objectif des ingénieurs du CNES est de construire des ballons encore plus fiables et plus légers, pour faire voler de nouvelles expériences.