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Le ballon qui n'éclate pas

Voir aussi : Lâcher d'un ballon-sonde - Les dérouleurs de ficelle - Les enveloppes de ballons-sondes - Idées pour une exposition : la chute et la résistance de l'air - Présentation de parachutes pour une exposition - Le décodage des radiosondes -
et plus particulièrement : principe de calcul de la trajectoire de chute par itérations - l'ouverture du parachute - calcul de la trajectoire de chute complète d'un ballon - Variation du volume d'un ballon en fonction de l'altitude -

Trajectoire d'un ballon-sonde "normal"

On sait que la trajectoire d'un ballon-sonde, une radiosonde par exemple, se déroule en trois temps :
- montée à vitesse constante pendant laquelle les mesures sont effectuées
- éclatement du ballon. La charge utile (nacelle ou boîtier de la radiosonde) n'est plus soumise à la traction du ballon mais à son propre poids
- chute à une vitesse d'abord très grande puis diminuant progressivement à mesure que la densité de l'air augmente, en se rapprochant du sol.
Sans parachute, la vitesse d'impact est plus grande (10 à 20m/s) qu'avec un parachute (2 à 7m/s) mais le profil de la trajectoire de chute est semblable
Voir : Les différentes phases du vol d'une radiosonde.

Chute à vitesse constante

La montée à vitesse constante est très favorable aux mesures : en les espaçant régulièrement (une par seconde, par exemple) elle seront régulièrement réparties en fonction de l' altitude.
Pendant la chute on a vu que la vitesse est très grande à haute altitude et nettement plus faible en arrivant près du sol. Lorsque la vitesse est grande, surtout en début de chute, la nacelle est souvent très secouée comme on le constate sur les vidéos prises par des caméras embarquées. Certains capteurs ne peuvent fonctionner normalement dans ces conditions, soit parce qu'ils exigent une position stable (mesure de rayonnement vers le sol) soit parce que leur inertie est trop grande (capteurs d'humidité) et qu'il serait difficile de connaître avec précision l'altitude à laquelle la mesure a été effectuée. Une descente lente et sereine est dans ces cas-là nécessaire. La solution est simple : le ballon-parachute.

Descente très lente

On peut dans certains cas avoir besoin d'une vitesse de chute très lente pour maintenir le ballon en vol le plus longtemps possible et pour lui permettre de dériver au loin, pour une tentative de record de distance pour des ballons d'amateurs par exemple. Il y a la solution du ballon ouvert et stabilisé en altitude mais elle n'est pas aisée à mettre en oeuvre. Pour une expérience plus simple mais pas obligatoirement moins délicate, on peut opter pour l'utilisation de deux ballons dont l'un est préparé pour éclater avant l'autre, le second ne servant qu'à compenser le poids de la charge. En réalité l'équilibre obtenu ne dure pas très longtemps car l'enveloppe perd lentement de son gaz et la chute ne tarde pas à s'amorcer. Voir : le ballon flottant.

Le ballon qui éclate à regret

C'est un phénomène qui se rencontre relativement rarement. Au décodage on constate que, quelques milliers de mètres avant l'altitude d'éclatement, la vitesse de montée diminue, sans doute à cause d'une fuite, l'altitude se stabilise et tend à diminuer : le ballon plafonne.Cette phase peut durer de quelques minutes à quelques dizaines de minutes puis l'altitude commence à diminuer et le ballon se décide à éclater. Le reste de la chute se déroule comme habituellement.
Voir : Le ballon qui éclate avec retard

Le ballon qui n'éclate pas du tout

Ce phénomène évoqué dans le précédent paragraphe se rencontre aussi lorsque le ballon n'éclate pas, en général quand l'enveloppe comporte une fuite suffisamment importante pour que la force ascensionnelle s'annule avant que l'altitude d'éclatement n'ait été atteinte. C'est le cas des radiosondes dont le manchon a mal été ficelé, ce qui est très rare dans le cas de lâchers manuels car les techniciens radiosondeurs sont habiles et consciencieux mais ce qui se produit parfois avec les lanceurs automatiques utilisant des soupapes dont l'étanchéité est aléatoire ou bien avec des enveloppes défectueuses (mal stockées, avec une température trop élevée ou une hygrométrie trop faible). Lors du décodage on constate que la vitesse de montée diminue avant de s'inverser. La descente est lente, le ballon dégonflé sert de parachute mais comme il continue à perdre du gaz, la vitesse de chute augmente progressivement.
Voir : Le ballon qui n'éclate pas du tout