零压，超压，重载，傻傻分不清楚 | 高空科学气球到底有几种？
听说高空科学气球有很多分类，什么零压气球，过压气球，超压气球，重载气球，超高空气球，红外气球，作为非浮空器专业人士，表示完全分不清楚！！
这个问题引起了我深深的思考，嗯，是时候给大家一个解释了。
高空科学气球为无动力飞行器，不需要考虑平飞时的气动问题，因此可以采用体面比更大的类球形，以及挂载应力情况更均匀的垂直轴对称回转体结构，虽然没有动力，但其他方面的性能得到了大大的增强和优化。
高空气球飞行系统配置
高空科学气球具有飞行高度高，成本低，准备周期短，易于灵活实施等其他飞行器所不具备的特点。世界上一些发达国家从六、七十年代起相继开始大规模的发展高空气球技术， 使气球成为一种与火箭、人造卫星等飞行器并驾齐驱的进行大气和空间科学研究的运载工具。
按照气球本身是否密闭，及内部压力的不同，高空科学气球可以分为零压气球和超压气球两个大类。零压气球按照飞行高度特点，衍生出超高空气球（高度50km以上），常规零压气球目前技术已经非常成熟，一个主要的发展方向是用于临近空间发射、投放、跌落试验的重载气球（载重3吨以上）。超压气球是科学气球研究的热点，按照囊体的个数可以基本分为一元和二元两大类，一元超压气球的目标是中低纬度长航时飞行（ULDB），二元超压气球的目标是长航时区域驻留及组网区域覆盖（project loon）。
科学气球基本分类
零压气球VS超压气球
零压气球和超压气球特点对比
超压气球和零压气球的飞行高度对比
从平飞高度的外观形态上，我们可以轻易区分零压气球和超压气球，如上图所示，零压气球承水滴自然型，而超压气球则是明显像一个南瓜一样，另外零压气球下部明显有数条排气管道与大气相通，而超压气球是密闭的。
超压气球南瓜构型（下图真的是两个南瓜）
1 零压气球
零压气球，顾名思义，其最大的特点就是球体与大气相通，球体内气体压力与大气压力差几乎为零。常规的零压高空科学气球载重可超过1吨，发放过载小、准备周期短、运行安全稳定。
1.1重载气球
关于重载气球,科学界并没有明确的规定,这里暂且简单地划分3吨以上载荷重量的科学气球都划为重载气球。
高空科学气球飞行高度一般在35~40千米，大气密度跟火星大气密度相当，是进行火星探测器着陆减速试验的理想高度。
最典型的就是美国的LDSD项目（低密度超音速减速器试验）。由于需要将载具加速到4马赫，搭载了一个火箭发动机，总的重量达到了3.6吨，这也是目前高空科学气球载重最大的一次试验。
LDSD发放准备
LDSD任务剖面
任务剖面如上图所示，将载具提升到36公里高度，载具分离后发动机点火，加速到4马赫，然后充气减速器开始工作，减速到2马赫以内，大型减速伞打开，将载具减速到0.5马赫以下，具体的过程请参考本号文章NASA低密度超音速减速器（LDSD）球载飞行试验。
·1.2超高空气球：
JAXA超高空气球
超高空气球升限在50km以上（最高纪录为JAXA创造的53.7km），成为零压气球中一支另类的分支。目前常规高空气球使用的材料基本是厚度20微米左右的低密度聚乙烯薄膜，而要到达50km以上的高度，可能需要将材料厚度降低至仅有几微米。能制作出如此薄而又能具有足够强度的材料，并能将其制成的气球成功发放，这就是超高空气球的核心技术。
2 红外热气球（MIR）
高空科学气球家族里面有一支独具特色的分支，那就是法国人特有的红外热气球。因为它白天可能超压，夜晚零压，所以介于零压与超压气球之间，单独成为一类。
法国CNES研制的红外热气球（MIR），球体用两种不同材料制成，利用地面红外辐射加热球体内气体温度，平均飞行时间3个星期，最长记录69天，成为独特的长时间飞行气球平台，但载荷小（60kg），飞行高度低（18~28km）。
MIR气球充气状态
MIR任务剖面
3.超压气球：
超压气球是高空气球的一类，其依靠浮力升空、无动力、借助风力飘飞。构形上采用南瓜形或其它构形，较之传统高空气球耐压能力强。
超压气球的主要特点包括：特殊构形，能够承受较高超压量；球体封闭，体积不随温度变化而变化，可以维持稳定的飞行高度；弱化压舱，最大程度避免昼夜影响，能够实现长航时连续飞行。
典型超压气球系统
3.1一元超压气球：
一元超压气球典型例子为美国NASA的ULDB计划，1997年启动 ，目标是60万立方米、载荷1.5吨，飞行高度35～38公里，飞行持续时间100天 。
2016.5.17-7.2
2016年，NASA在新西兰瓦纳卡（Wanaka）发放的COSI项目超压气球，飞行高度33.5km 体积53.2万立方，载重1.5吨，持续飞行了46天20小时19分，这已经是一个非常惊人的成绩了。
3.2二元超压气球：
二元超压气球顾名思义就是有两个气囊，主气囊充氦气，副气囊充空气，利用副气囊空气的重量来调节浮力，从而达到调整飞行高度的目的，从而寻找合适的风层进行航迹控制。其典型代表就是谷歌的LOON气球网络计划。
球体体积1250立方，有效载重约15kg，飞行高度20km左右，利用副气囊空气调节来改变飞行高度，副气囊占比约50%。
利用风向来控制航向
秘鲁应急通信应用
二元超压气球采用高度调节的方法寻找不同风向的风层进行航迹控制，具有很高的实用价值。2017年3月，秘鲁发生特大洪灾，地面大量通信基础设施损毁，google利用二元超压气球网络提供了应急的通信服务，，仅在72小时内，为4万平方公里（相当于一个瑞士）区域提供了基础互联网连接，提供了超过160GB的数据流量，相当于可发送和接收3000万条WhatsApp消息，或200万封电子邮件。
看完这篇文章，您是否对科学气球的分类有了大致的了解呢？如果还没有，就把我掐死得了。