天气气球发射:简介

天气气球发射:简介

除了向近空发射气球并从上方看到地球的镜头之外,还有什么比这更令人兴奋的了?在一系列文章中,我将记录2位理科老师,1位航空航天工程师(就是我!)和50位圣安东尼奥市的中学生的冒险经历,他们试图在10万英尺高空发射气球和有效载荷! 作为所有参与者的第一次冒险,这是一次令人兴奋,引人入胜且令人沮丧的经验,管理着后勤工作以及中学生的注意力!最重要的是,对于学生来说,经历一个带有所有设计挑战和失败的现实世界的工程项目是一个值得经历的旅程。继续阅读我们的太空冒险之旅。

高空气球介绍

高空气球项目的目标是将有效载荷发射到高空并将其安全返回地球。所使用的气球与科学家每天在世界各地发送的气象数据非常相似。业余爱好者已经开始使用类似的技术进行自己的气球发射,许多公司为学校提供自己的气球发射提供了非常实惠的解决方案。

 

所有高空气球发射系统都具有相同的基本组件:

  • 气球 -当气球充满氦气时,它会提供升起的空间,以将有效载荷运送通过我们的大气层。气球将随着大气压力和温度下降而膨胀,并且大约80,000-130,00 ft的气球破裂。到太空边缘的旅程大约需要2个小时。

  • 降落伞 -降落伞可以防止有效载荷在重新进入地球大气层时掉落得太快。经过约45分钟的回家后,降落伞将有效载荷带入飞机,使飞机平稳着陆.

  • 有效载荷 -有效载荷装有GPS卫星跟踪器,照相机以及学生希望发送到太空边缘的任何其他科学仪器和有效载荷。有效载荷的结构通常是轻质框架或泡沫橡胶箱,具体取决于供应商。

高空气球作为STEM教育

在这个项目中,STEM学习有很多机会。学生们以团队合作的方式了解气球发射的科学原理,设计和构建科学有效载荷,使用预测性建模和天气条件选择发射地点,发射气球并分析收集的数据。这听起来不像是一个真实的项目吗? 只需用“学生”代替“科学家”,这正是工业和政府实验室的科学家将实验发送到大气中的方式! 

由于该项目涉及多个方面,并且实验选择不胜枚举,因此学生有机会学习许多领域。气球发射和实验涵盖的一些STEM主题示例:  

  • 科学 :大气变化,气球飞行物理,实验设计

  • 技术:GPS卫星跟踪器,温度和压力传感器,预测建模软件

  • 工程:具有大小和重量限制的建筑物有效载荷

  • 数学:传感器数据分析,冲击预测计算,氦气计算

干 学习如何?!

更好的是,根据时间限制,学生的技能水平和教练的舒适度,可以在各个级别上进行气球发射项目的体验。一个可能的项目可能专注于大气的变化,并用照相机和基本传感器发射气球。另一个项目可能专注于工程设计,学生可以构建更复杂的有效载荷来主持更大的实验。教师可以根据当前的学习单元来定制项目,或者允许课后计划中的学生决定目标。

为了让您大致了解有效载荷中可以发送的内容,以下是一些高空气球发射实验的示例。

高空实验示例:

  • 地球大气和曲率的图片和视频

  • 对种子和霉菌等物品进行暴露实验

  • 光和温度传感器

  • 二氧化碳/臭氧探测器

  • 太阳能电池测量

  • 乳胶气球膨胀

  • 酵母生长

  • 湿度测量

除此科学学习外,重要的是要注意学生在此过程中获得的人际交往和沟通技巧。学生将体验从最初构思到最终发布的工程设计过程,以及所有失败过程。通过这些经验,学生将建立自己的信心,并增强以下方面的有用技能: 

  • 团队合作

  • 思想交流

  • 科学写作

  • 数据分析

  • 研究

确信这是最终的STEM项目?下一篇文章,我将讨论如何开始这个令人兴奋的项目!

-娜塔莎


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