[发明专利]轻于空气(LTA)的平台的系统和应用

说明书

相关申请 

本申请对在先提交的美国申请10/673,474主张优先权，美国申请10/673,474是于1999年6月29日提交的美国申请09/342,440以及于2002年5月9日提交的美国申请10/129,666的继续，而美国申请10/129,666又对于2001年4月18日提交的美国临时申请60/284,799主张优先权，在此引用所有这些申请作为参考。 

技术领域

本发明涉及工作在同温层的无人驾驶的轻于空气的平台，更具体地，涉及其终止和回收。 

背景技术

多年以来，一直使用无人驾驶的轻于空气的气球进行诸如近太空研究和气象测量等任务。这样的气球甚至可携带具有仪器设备的有效负载(payload)，所述仪器设备有时候还具有无线传输能力。 

直到以来，所有通信卫星都位于一个称为地球同步弧(geosynchronousarc)的轨道上，所述轨道在地球赤道上空22300英里。由于国际条约规定卫星互相间隔两度，因此，在地球同步轨道上仅有180个位置。优化设计的三级化学火箭典型地在发射时须使用94％推进物才能到达地球同步轨道，这样，在约5.6％的重量用于火箭之后，就只0.4％的初始发射重量留给卫星。形象一点，具有相同性能的典型的3000磅汽车仅能够承载一个200磅的人，其需要8400加仑的燃料箱，并且在一次旅行之后就被废弃！最后，尽管NASA的航天飞机可以以巨大代价为一些极低轨道的卫星提供 维护，但是，大多数卫星在发射之后不能得到维护和升级。 

目前，由于在地球同步轨道上仅有有限的位置，地球同步卫星的尺寸和性能均正在提高，现在其能够直接向家庭广播电视信号。近来，已采用了另外的卫星网络，其不需要地球同步轨道。所有这些新网络将较小的通信卫星发射到低得多的轨道，在这些轨道上存在没有数目限制的位置。由于网络所需要的卫星数量更多，并且因为卫星较小，每支火箭已可发射最多8颗卫星。尽管卫星变得更小、更多，但是在今天，卫星产业仍然没有“个人卫星”和大量的消费产品生产商。可以作出这样的估计，部署低地球轨道的微卫星网络和地面设备以进行多颗微卫星之间的跟踪、发射、接收、信号传递(signal handoff)以及用于语音网络的必须的系统网络需要花费至少30亿美元。在部署系统的四年中，期望五百万个用户的每一个都为所述设备投资3000美元，这导致用户对新设备的总联合投资约为150亿美元。部署高级的通信卫星的低地球轨道的较小系统的费用估计为4亿7千5百万美元。这样的系统可以为两到三百万用户提供服务，每个用户的设备开销为300-1000美元。因而，用户对其设备的总投资可能至少需要6亿美元。 

目前存在一种用于收集天气信息的目的的工业相关的无线电探空仪(radiosonde)。无线电探空仪是在气象气球上发射以收集气象数据的仪器包。每天在格林威治标准时间的中午或午夜从世界各处的位置网络发射无线电探空仪。随着所述气象服务无线电探空仪在两小时的飞行中从地球表面上升到约100000英尺，其收集温度、湿度、压力以及风力的数据。然后，此数据被输入到在超级计算机上运行的大气模型中。从上升的无线电探空仪的网络收集到的所述信息在预测天气时十分关键。世界上的多数国家受条约限制，从指定位置发射无线电探空仪，并与其它国家共享数据。目前，全世界每年约发射800000个无线电探空仪。这个数字表示997个全球气象站每年365天、每天发射两个无线电探空仪(727000)，再加上少量用于研究目的而发射的无线电探空仪。约18％的无线电探空仪进行被回收、检修和再生，使得每年新产生大约650000个气象收集无线电探空仪。 

当前用于跟踪气象气球的定位系统或者正在被停用(Omega，在2000年之前开始，以及Loran-C，2000年之后不久)，或者太陈旧，其运作和维护都异常昂贵(雷达和无线电经纬仪)。