▶ スペース パースペクティブ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-24
(54)【発明の名称】航空宇宙バルーンシステム及び動作方法
(51)【国際特許分類】
B64B 1/62 20060101AFI20230316BHJP
B64B 1/44 20060101ALI20230316BHJP
【ＦＩ】
B64B1/62
B64B1/44
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022547064
(86)(22)【出願日】2021-02-01
(85)【翻訳文提出日】2022-09-14
(86)【国際出願番号】 US2021016096
(87)【国際公開番号】W WO2021158489
(87)【国際公開日】2021-08-12
(31)【優先権主張番号】62/969,447
(32)【優先日】2020-02-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522306424
【氏名又は名称】スペース パースペクティブ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＳＰＡＣＥ ＰＥＲＳＰＥＣＴＩＶＥ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】110001302
【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル
(72)【発明者】
【氏名】マッカラム，テーバー
(57)【要約】
バルーンシステムは、バルーンを含み、かつ任意選択的に、ペイロード及び／又は安全モジュールを含む。バルーンは、好ましくは、バルーン気嚢と、１以上のパッシブ通気口と、を含み、かつ任意選択的に、１以上の能動弁を含む。バルーンシステム動作の方法は、好ましくは、ゼロ圧力状態を維持することと、バルーン通気口を密閉することと、を含み、かつ任意選択的に、飛行中のバルーンシステムを、上昇させること、降下させること、及び／又は、他の方法で動作させることを含む。
【選択図】図８
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バルーンシステムを動作させる方法であって、バルーン内部を規定するゼロ圧力バルーンで、前記バルーン内部が、空気より軽い流体を収容している間、高高度範囲に上昇することであって、前記バルーンは、前記バルーンの周囲の気圧の減少に起因して上昇する間に膨張する、上昇することと、
前記高高度範囲にある間、前記ゼロ圧力バルーンのパッシブ通気口が、前記バルーン内部が前記パッシブ通気口を介してバルーン外部に流体的に結合される第１構成にある間、前記パッシブ通気口を介して前記空気より軽い流体の第１部分を受動的に排気し、それによって、前記バルーン内で実質的にゼロ圧力状態を維持することと、
前記高高度範囲にある間、前記パッシブ通気口を介して前記空気より軽い流体の前記第１部分を受動的に排気した後、バルーン降下を開始することであって、前記開始することは、前記バルーンシステムの能動弁を開放するように制御し、それによって、前記能動弁を介して前記空気より軽い流体の第２部分を能動的に排気することを含み、前記能動弁は前記パッシブ通気口とは異なる、開始することと、
前記パッシブ通気口を介して前記空気より軽い流体の前記第１部分を受動的に排気した後、前記パッシブ通気口を、前記バルーン内部が前記パッシブ通気口を介して前記バルーン外部に流体的に結合されない第２構成に構成することであって、前記パッシブ通気口を密閉することを含む、構成することと、を含む方法。
【請求項2】
前記バルーンはバルーン天底を規定し、前記パッシブ通気口は、重力ベクトルに対して前記バルーン天底よりも低い通気口出口を規定する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記高高度範囲に上昇することは、実質的に地上レベル高度から実行され、前記高高度範囲への上昇の全体を通じて、前記パッシブ通気口は前記第１構成に構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記高高度範囲に上昇している間、前記バルーンは膨張部分及び非膨張部分を規定し、前記膨張部分は前記非膨張部分より上方に配置され、
前記非膨張部分と前記パッシブ通気口の少なくとも一部とを縮帆スリーブが取り囲み、それによって、前記パッシブ通気口を介して前記バルーン内部への大気ガスの侵入を阻止する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記高高度範囲に上昇している間、前記縮帆スリーブが前記非膨張部分及び前記パッシブ通気口の前記少なくとも一部を取り囲まないように、前記バルーンの膨張が前記縮帆スリーブを破裂させる、請求項４に記載の方法。
【請求項6】
前記第２構成に前記パッシブ通気口を構成することは、前記バルーンが降下を開始した後に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記第２構成に前記パッシブ通気口を構成することは、前記バルーンシステムの降下速度が閾値を超える間に実行される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記閾値はゼロである、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記パッシブ通気口は流体通路を規定し、前記パッシブ通気口は、前記流体通路内に配置された膨張可能部材を備え、
前記第２構成に前記パッシブ通気口を構成することは、前記膨張可能部材が前記流体通路を密閉するように前記膨張可能部材を膨張させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項10】
前記パッシブ通気口は、閉鎖機構であって、前記第２構成に前記パッシブ通気口に構成することが、前記閉鎖機構を作動させることを含む、閉鎖機構と、
前記閉鎖機構とは別個の逆止弁であって、前記パッシブ通気口が前記第１構成にある場合、前記逆止弁は、前記バルーン内部から前記バルーン外部への前記パッシブ通気口を通じた流体の流れを許容し、かつ、前記バルーン外部から前記バルーン内部への前記パッシブ通気口を通じた流体の流れを実質的に阻止する、逆止弁と、を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項11】
バルーン内部を規定するゼロ圧力バルーンであって、前記バルーン内部内に収容される空気より軽い流体によって実質的に完全に膨張するゼロ圧力バルーンと、前記ゼロ圧力バルーンの表面に配置された能動弁であって、前記バルーン内部から空気より軽い流体を制御可能に排気するように動作可能である能動弁と、
前記ゼロ圧力バルーンの表面に配置されたパッシブ通気口であって、第１構成から第２構成に移行するように動作可能であるパッシブ通気口と、を備え、
前記第１構成において、前記バルーン内部は、前記バルーンが前記空気より軽い流体によって実質的に完全に膨張している間に、前記パッシブ通気口を介して空気より軽い流体の受動的な通気に起因して前記バルーン内で実質的なゼロ圧力状態が維持されるように、前記パッシブ通気口を介してバルーン外部に流体的に結合され、
前記第２構成において、前記パッシブ通気口が密閉され、前記バルーン内部は前記パッシブ通気口を介して前記バルーン外部に流体的に結合されない、バルーンシステム。
【請求項12】
前記パッシブ通気口は、前記第２構成から前記第１構成に移行するように動作可能ではない、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記パッシブ通気口は逆止弁を備え、前記第１構成において、前記逆止弁が開放され、前記バルーン内部から前記バルーン外部への前記パッシブ通気口を通じた流体の流れを許容し、
前記第２構成において、前記逆止弁が閉鎖され、前記バルーン外部から前記バルーン内部への前記パッシブ通気口を通じた流体の流れを阻止し、
前記パッシブ通気口は、前記バルーン外部から前記バルーン内部への前記パッシブ通気口を通じた流体の流れに応答して、前記第１構成から前記第２構成に自動的に移行する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項14】
前記逆止弁はリード逆止弁を備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記逆止弁はスイング逆止弁を備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項16】
前記パッシブ通気口は、前記パッシブ通気口によって規定される流体通路を取り囲む引きひもと、
前記引きひもに機械的に結合されたアクチュエータであって、前記流体通路の周囲に前記引きひもを締め付けるように動作可能であるアクチュエータと、を備え、
前記パッシブ通気口は、前記流体通路が閉鎖されるように前記引きひもを締め付けることによって前記第２構成に移行するように動作可能である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項17】
前記パッシブ通気口は、第１磁石を備える第１部材と、
第２磁石を備える第２部材と、を備え、
前記パッシブ通気口は前記第１部材及び前記第２部材の間に流体通路を規定し、
前記第１構成において、前記第１部材及び前記第２部材が接触せず、
前記第２構成において、前記第１磁石及び前記第２磁石が前記第１部材及び前記第２部材を接触したまま保持し、それによって、前記流体通路を密閉する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項18】
前記パッシブ通気口は、前記バルーンに規定された開口部から、前記バルーンの天底と同じ高度に実質的に配置されたダクト出口まで延在するダクトを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項19】
前記バルーンは、前記バルーンの天底に開口部を規定し、前記パッシブ通気口は、前記開口部から下方に延在するスカートを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項20】
前記パッシブ通気口は、前記スカートを取り囲む引きひもをさらに備え、前記パッシブ通気口は、前記スカートの周囲に前記引きひもを締め付けることによって前記第１構成から前記第２構成に移行するように動作可能である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
前記バルーン及び前記スカートは一体構造を有する、請求項１９に記載のシステム。
【請求項22】
前記空気より軽い流体は分子水素を含む、請求項１１に記載のシステム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願への相互参照
[0001] 本願は、２０２０年２月３日に出願された米国仮出願番号第６２／９６９，４４７号の利益を主張し、当該出願の全体がこの参照によって組み込まれる。
[0001] 本願は、２０２０年２月３日に出願された米国仮出願番号第６２／９６９，４４７号の利益を主張し、当該出願の全体がこの参照によって組み込まれる。
【0002】
[0002] 本発明は、概して、航空宇宙機の分野に関し、より詳細には、新規で有用な航空宇宙バルーンシステム及び動作方法に関する。
【背景技術】
【0003】
[0003] 高高度ゼロ圧力バルーンは、通常、バルーン内にゼロ圧力状態を維持するために通気される。しかしながら、そのような通気は、通常、バルーン内部と周囲大気とを流体的に結合するパッシブ通気口を介して達成される。したがって、航空宇宙機の分野では、新規で有用な航空宇宙バルーンシステム及び動作方法が必要とされている。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1A】[0004] バルーンシステムの一実施形態の概略図である。
【図1B】[0005] 完全膨張状態のバルーンシステムの一例の側面図である。
【図1C】[0006] 部分膨張状態のバルーンシステムの第１具体例の側面図である。
【図1D】[0006] 部分膨張状態のバルーンシステムの第２具体例の側面図である。
【図2A】[0007] バルーンシステムのバルーンの第１具体例の側面図である。
【図2B】[0007] バルーンシステムのバルーンの第２具体例の側面図である。
【図3A】[0008] バルーンの第３具体例の側面図である。
【図4A】[0010] 第１構成に構成されたパッシブ通気口を含む、バルーンの第４具体例の側面図である。
【図5A】[0012] 第１構成におけるパッシブ通気口の閉鎖機構の第１例の概略図である。
【図5B】[0012] 第２構成におけるパッシブ通気口の閉鎖機構の第１例の概略図である。
【図5C】[0013] 第１構成における閉鎖機構の第２例の概略図である。
【図5D】[0013] 第２構成における閉鎖機構の第２例の概略図である。
【図6A】[0014] 第１構成における閉鎖機構の第３例の概略図である。
【図6B】[0014] 第２構成における閉鎖機構の第３例の概略図である。
【図7A】[0015] 第１構成における閉鎖機構の第４例の概略図である。
【図7B】[0015] 第２構成における閉鎖機構の第４例の概略図である。
【図8】[0016] バルーンシステム動作の方法の一実施形態の概略図である。
【図9】[0017] 本方法の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0005】
[0018] 本発明の好ましい実施形態の以下の説明は、これらの好ましい実施形態に本発明を限定することを意図するものではなく、むしろ、当業者が本発明を作成して使用することを可能にすることを意図している。
【0006】
１． 概要
[0019] バルーンシステム１００は、好ましくは、バルーン１０１を含み、かつ、任意選択的に、（例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように）ペイロード１０２及び／又は安全モジュール１０３を含み得る。しかしながら、バルーンシステム１００は、追加的又は代替的に、任意の適切な構成において任意の他の適切な要素を含み得る。バルーンシステム動作の方法２００は、好ましくは、（例えば、図８～図９に示すように）ゼロ圧力バルーン状態を維持することＳ２２０及びバルーン通気口を密閉することＳ２３０を含む。本方法２００は、任意選択的に、飛行中のバルーンシステムを上昇させることＳ２１０、降下させることＳ２４０及び／又は他の方法で動作することを含み得る。しかしながら、本方法２００は、追加的又は代替的に、任意の適切な方法で実行される任意の他の適切な要素を含み得る。
[0019] バルーンシステム１００は、好ましくは、バルーン１０１を含み、かつ、任意選択的に、（例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すように）ペイロード１０２及び／又は安全モジュール１０３を含み得る。しかしながら、バルーンシステム１００は、追加的又は代替的に、任意の適切な構成において任意の他の適切な要素を含み得る。バルーンシステム動作の方法２００は、好ましくは、（例えば、図８～図９に示すように）ゼロ圧力バルーン状態を維持することＳ２２０及びバルーン通気口を密閉することＳ２３０を含む。本方法２００は、任意選択的に、飛行中のバルーンシステムを上昇させることＳ２１０、降下させることＳ２４０及び／又は他の方法で動作することを含み得る。しかしながら、本方法２００は、追加的又は代替的に、任意の適切な方法で実行される任意の他の適切な要素を含み得る。
【0007】
２． 利点
[0020] バルーンシステム１００及び／又は方法２００の実施形態は１以上の利点をもたらすことができる。ある実施形態では、システム及び／又は方法は、高高度でゼロ圧力バルーンからの浮揚ガスの通気を可能にすることができる一方で、好ましくは、より低高度（例えば、より高高度からの降下中及び／又はより高高度への上昇中など）でのそのようなバルーンへの大気ガスの侵入を阻止することを可能にする。したがって、このような実施形態は、高高度（例えば、成層圏高度）からより低高度（例えば、対流圏高度）への降下を含む、ゼロ圧力バルーン（場合によっては、水素膨張バルーンであるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な浮揚ガスで膨張したバルーン）の安全な飛行動作を可能にすることができる一方で、そうした降下に関連する危険性（例えば、摂取された空気に水素を混合することに起因する爆発の危険性、摂取された空気による浮揚ガスの変位に起因する浮力損失の危険性など）を低減及び排除することを可能にすることができる。対照的に、通常の航空宇宙バルーンシステムは、膨張したバルーンで降下するように設計されておらず、むしろ、（通常、降下を開始するために）バルーンを収縮させる又はペイロード降下の前又は間にバルーンからペイロードを切り離す；それに応じて、こうしたシステムは、通常、膨張したバルーンに取り付けられている間に降下するために使用される場合、通常、それらの危険性に直面する。しかしながら、本システム及び／又は方法は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な利点をもたらすことができる。
[0020] バルーンシステム１００及び／又は方法２００の実施形態は１以上の利点をもたらすことができる。ある実施形態では、システム及び／又は方法は、高高度でゼロ圧力バルーンからの浮揚ガスの通気を可能にすることができる一方で、好ましくは、より低高度（例えば、より高高度からの降下中及び／又はより高高度への上昇中など）でのそのようなバルーンへの大気ガスの侵入を阻止することを可能にする。したがって、このような実施形態は、高高度（例えば、成層圏高度）からより低高度（例えば、対流圏高度）への降下を含む、ゼロ圧力バルーン（場合によっては、水素膨張バルーンであるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な浮揚ガスで膨張したバルーン）の安全な飛行動作を可能にすることができる一方で、そうした降下に関連する危険性（例えば、摂取された空気に水素を混合することに起因する爆発の危険性、摂取された空気による浮揚ガスの変位に起因する浮力損失の危険性など）を低減及び排除することを可能にすることができる。対照的に、通常の航空宇宙バルーンシステムは、膨張したバルーンで降下するように設計されておらず、むしろ、（通常、降下を開始するために）バルーンを収縮させる又はペイロード降下の前又は間にバルーンからペイロードを切り離す；それに応じて、こうしたシステムは、通常、膨張したバルーンに取り付けられている間に降下するために使用される場合、通常、それらの危険性に直面する。しかしながら、本システム及び／又は方法は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な利点をもたらすことができる。
【0008】
３． バルーンシステム
[0021] バルーンシステム１００は、好ましくは、例えば、対流圏、成層圏及び／又は任意の他の適切な大気層で動作するように構成されたバルーン推進機などのバルーンベースの航空宇宙機（例えば、バルーン推進宇宙カプセル）である。しかしながら、システムは、追加的又は代替的に、任意の他の適切な空気より軽い乗物又は軽航空機（例えば、飛行船）、宇宙飛行体（例えば、宇宙船及び／又は宇宙カプセル）、重航空機（例えば、固定翼及び／又は回転翼航空機）、及び／又は、任意の他の適切な航空宇宙機を含み得る。代替の実施形態では、システムは、追加的又は代替的に、地上車両、船舶及び／又は任意の他の適切な車両として機能することができる。
[0021] バルーンシステム１００は、好ましくは、例えば、対流圏、成層圏及び／又は任意の他の適切な大気層で動作するように構成されたバルーン推進機などのバルーンベースの航空宇宙機（例えば、バルーン推進宇宙カプセル）である。しかしながら、システムは、追加的又は代替的に、任意の他の適切な空気より軽い乗物又は軽航空機（例えば、飛行船）、宇宙飛行体（例えば、宇宙船及び／又は宇宙カプセル）、重航空機（例えば、固定翼及び／又は回転翼航空機）、及び／又は、任意の他の適切な航空宇宙機を含み得る。代替の実施形態では、システムは、追加的又は代替的に、地上車両、船舶及び／又は任意の他の適切な車両として機能することができる。
【0009】
[0022] システム１００は、任意選択的に、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような１以上の要素を含むことができ、当該出願の全体がこの参照によって本明細書に組み込まれる。例では、バルーン１０１は、「宇宙カプセル」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載された１以上の要素を含み得る、ペイロード１０２は、「カプセルシステム」及び／又は「アビオニクス及び電源」に関する米国仮特許出願６２／９６９，４４７号に記載された１以上の要素を含み得る、及び／又は、安全モジュール１０３は、「バックアップ降下システム」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載された１以上の要素を含み得る。しかしながら、システム１００は、追加的又は代替的に、米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載された任意の他の適切な要素を含み得る。
【0010】
３．１ バルーン
[0023] バルーン１０１は、好ましくは、気嚢１１０及び１以上のパッシブ通気口１４０を含み、かつ任意選択的に、（例えば、図１Ｄ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ及び／又は図４Ａ～図４Ｃに示すように）１以上の能動弁１５０、縮帆スリーブ及び／又は任意の他の適切な要素を含み得る。バルーン１０１は、好ましくは、天頂及び天底を規定する。バルーンが膨張して飛行するとき、天頂は、（例えば、重力ベクトルに関して）バルーンの頂部（又は、実質的に頂部）に配置され、かつ、天底は、（例えば、重力ベクトルに沿って又は実質的に沿ってバルーンを横切って天頂の反対側の）バルーンの底部に（又は、実質的に底部に）配置される。
[0023] バルーン１０１は、好ましくは、気嚢１１０及び１以上のパッシブ通気口１４０を含み、かつ任意選択的に、（例えば、図１Ｄ、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ及び／又は図４Ａ～図４Ｃに示すように）１以上の能動弁１５０、縮帆スリーブ及び／又は任意の他の適切な要素を含み得る。バルーン１０１は、好ましくは、天頂及び天底を規定する。バルーンが膨張して飛行するとき、天頂は、（例えば、重力ベクトルに関して）バルーンの頂部（又は、実質的に頂部）に配置され、かつ、天底は、（例えば、重力ベクトルに沿って又は実質的に沿ってバルーンを横切って天頂の反対側の）バルーンの底部に（又は、実質的に底部に）配置される。
【0011】
[0024] バルーンは好ましくはゼロ圧力バルーンである（例えば、実質的にゼロ圧力構成を維持するように構成され、バルーン内部は、バルーンの周囲の大気と実質的に同じ圧力である一方で、完全に及び／又は実質的に完全に膨張する；周囲大気よりもバルーン内で実質的に大きな圧力を維持しないように構成される、など）。しかしながら、バルーンは、スーパープレッシャーバルーン又は任意の他の適切なタイプのバルーンであり得る。
【0012】
[0025] ある実施形態では、バルーン１０１（及び／又は、気嚢１１０などのその要素）は、「航空宇宙バルーンシステム及び動作方法」の発明の名称で２０２１年１月２９日に出願された米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されているような（例えば、「バルーン１０１」及び／又は「気嚢１１０」に関して米国特許出願１７／１６２，１５１号に記載されているような）１以上の要素を含み得る。例えば、バルーン１０１は、任意選択的に、米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されているような天頂取付具及び／又は天底取付具を含み得る、及び／又は、気嚢１１０は、米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されているような１以上のゴア、負荷部材及び／又は補強要素を含み得る。
【0013】
３．１．１ 気嚢
[0026] 気嚢１１０は、好ましくは、空気より軽い流体（例えば、ヘリウム、分子水素などのような浮揚ガス、及び／又は、それらの混合物）を収容するように機能する。ある実施形態では、空気より軽い流体は、可燃性流体、好ましくは、水素ガス（又は、水素ガスを含む混合物）である。しかしながら、空気より軽い流体は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な種を含み得る。気嚢は、好ましくは、飛行の最大高度で又はその付近で動作している間にバルーンを完全に又は実質的に完全に膨張させるのに十分な流体を収容し、より好ましくは、上昇中のこのような流体の超過分を収容する（この超過分の流体を「自由浮力」と呼ぶことができる）。さらに、気嚢１１０は、好ましくは、周囲大気からこの空気より軽い流体を隔離する（例えば、酸素含有空気と気嚢内に収容された流体との混合を阻止する）ように機能する。
[0026] 気嚢１１０は、好ましくは、空気より軽い流体（例えば、ヘリウム、分子水素などのような浮揚ガス、及び／又は、それらの混合物）を収容するように機能する。ある実施形態では、空気より軽い流体は、可燃性流体、好ましくは、水素ガス（又は、水素ガスを含む混合物）である。しかしながら、空気より軽い流体は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な種を含み得る。気嚢は、好ましくは、飛行の最大高度で又はその付近で動作している間にバルーンを完全に又は実質的に完全に膨張させるのに十分な流体を収容し、より好ましくは、上昇中のこのような流体の超過分を収容する（この超過分の流体を「自由浮力」と呼ぶことができる）。さらに、気嚢１１０は、好ましくは、周囲大気からこの空気より軽い流体を隔離する（例えば、酸素含有空気と気嚢内に収容された流体との混合を阻止する）ように機能する。
【0014】
[0027] バルーンは、通常、より低高度において大気圧が著しく増大するので、より低高度で部分的に収縮する。例えば、ゼロ圧力バルーン（例えば、空気より軽い流体が、バルーンを取り囲む大気と実質的に同じ圧力にある）は、通常、最大の意図された高度で完全に膨張するのに十分な量よりも多くの流体を収容せず、及びしたがって、より低高度で部分的に膨張するだけであり、そのより低高度で、より高い大気圧が、同じ量の流体をより小さい容積に圧縮する（例えば、部分的に膨張したバルーンと完全に膨張したバルーンとの間の容積比を、１％、２％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、３０％未満、０．１～１％、１～２％、２～５％、５～１０％、１０～２０％、２０～３０％、３０～５０％、又は５０％より大きく規定する）。
【0015】
３．１．２ パッシブ通気口
[0028] バルーン１０１は、好ましくは、１以上のパッシブ通気口１４０を含む。高高度では（例えば、バルーンが、以下に説明するような高高度範囲にある場合）、パッシブ通気口が、好ましくは、バルーン内部を大気に流体的に結合するように機能し、それによって、浮揚ガスの受動的な通気を介してバルーン内でゼロ圧状態を受動的に維持することを可能にする。より低い高度では、好ましくは、バルーン内部への大気ガス（例えば、酸素）の侵入を阻止するためにパッシブ通気口が密閉される。例では、パッシブ通気口は、（例えば、「閉鎖可能バルーン通気ダクト」及び／又は「閉鎖可能ゼロ圧力バルーンダクト」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）この参照によって本明細書もその全体が組み込まれる、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような１以上の要素を含み得る。
[0028] バルーン１０１は、好ましくは、１以上のパッシブ通気口１４０を含む。高高度では（例えば、バルーンが、以下に説明するような高高度範囲にある場合）、パッシブ通気口が、好ましくは、バルーン内部を大気に流体的に結合するように機能し、それによって、浮揚ガスの受動的な通気を介してバルーン内でゼロ圧状態を受動的に維持することを可能にする。より低い高度では、好ましくは、バルーン内部への大気ガス（例えば、酸素）の侵入を阻止するためにパッシブ通気口が密閉される。例では、パッシブ通気口は、（例えば、「閉鎖可能バルーン通気ダクト」及び／又は「閉鎖可能ゼロ圧力バルーンダクト」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）この参照によって本明細書もその全体が組み込まれる、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような１以上の要素を含み得る。
【0016】
[0029] パッシブ通気口１４０は、好ましくは、２つの構成で動作可能である。第１構成では、バルーン内部は、（例えば、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｃ、図６Ａ及び／又は図７Ａに示すように）パッシブ通気口を介してバルーン外部（例えば、大気）に流体的に結合される。この構成では、通気口は、好ましくは、浮揚ガスが開口部を通じて受動的に通気することができるバルーン内の開口部を規定する。第２構成では、バルーン内部は、好ましくは、（例えば、図４Ｃ、図５Ｂ、図５Ｄ、図６Ｂ及び／又は図７Ｂに示すように）パッシブ通気口を介してバルーン外部に流体的に結合されない。この構成では、バルーンの開口部は、好ましくは、大気ガスが開口部を通じてバルーンに進入することができないように閉鎖及び／又は密閉される。パッシブ通気口は、好ましくは、第１構成から第２構成に移行するように動作可能であり、及び任意選択的に、第２構成から第１構成に移行し、構成間を繰り返し移行し、任意の他の適切な構成に移行するように動作可能であり得る、及び／又は、任意の他の適切な方法で構成され得る。他の実施形態では、各パッシブ通気口は、第１構成から第２構成に一度（及び一度だけ）移行するように動作可能であってもよく、かつ、第１構成に戻って移行するように動作可能でなくてもよい。しかしながら、パッシブ通気口は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な機能を有することができる。
【0017】
[0030] 第１実施形態では、パッシブ通気口はダクト構造を含む。この実施形態では、通気口は、バルーン気嚢に開口部１４１を規定し、開口部は、（例えば、第１構成で）大気に通気する拡張ダクトに接続されている。この実施形態では、ダクトは、バルーン端部１４２（開口部に接続されている）から、大気に通気する外部端部１４３まで延びている。ダクトは、図２Ａの例で示されているように、その長さの全部又は一部に沿って（例えば、外部端部又はその近くで、バルーン端部又はその近くで、端部間の任意の適切な位置などで）バルーンに取り付けられることができる、及び／又は、図２Ｂ及び／又は図３Ａ、図３Ｂの例に示すように、バルーンから自由に垂れ下がることができる。
【0018】
[0031] 第２実施形態では、通気口は単純な開口である。この実施形態では、バルーンの気嚢に規定された開口部１４１（例えば、スリット、孔など）は通気口を形成する。例えば、通気口は、バルーンの底部に孔を規定することができる。この実施形態では、第１構成では、開口部は、開放され、かつ、バルーン内部と外部（例えば、大気）との間を直接つなぐ。
【0019】
[0032] 第３実施形態では、通気口はスカート構造を含む。この実施形態では、バルーンは、（例えば、バルーンの天底又はその近くで）開口部１４１まで狭くなった後、その開口部を通って再び開口し、それによって、開口部（例えば、図４Ａ～図４Ｃの例に示すように、開口部の下方）を横切ってバルーン気嚢に対向するスカート構造を規定する。スカート１４４は、バルーン気嚢と一体構造であり得る（例えば、ゴア及び負荷部材の長さに沿って連続して形成される）、又は、気嚢とは別個の構造であり得る（例えば、開口部又はその近くなどで気嚢に取り付けられ、及び好ましくは、気嚢とともにシールを形成する）。しかしながら、パッシブ通気口は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な通気構造を含み得る。
【0020】
[0033] パッシブ通気口は、好ましくは、１以上の閉鎖機構１４５を含む。閉鎖機構は、好ましくは（例えば、第２構成で）通気口を密閉するように機能する（例えば、バルーン内部と大気との間の流体交換を阻止する）。閉鎖機構は、開口部１４１、例えばダクト（例えば、外部端部１４３又はその近くで、ダクト端部の間など）、スカート１４４及び／又は任意の他の適切な構造などの開口部を越えたバルーンの外側の位置又はその近くに（例えば、位置又はその近くで閉鎖する及び／又は密閉するように構成される）構成され得るが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な構成を有し得る。
【0021】
[0034] 第１実施形態では、閉鎖機構は、（例えば、図４Ａ～図４Ｃ及び図５Ａ～図５Ｄに示すような）１以上の引きひもを含む。引きひもは、閉鎖されるべき要素を取り囲むことができ、かつ、アクチュエータは、引きひもを締め付けるように動作可能であり得、それによって、取り囲まれた要素で通気口を密閉し、かつ、第１構成から第２構成にシステムを移行させることができる。
【0022】
[0035] 第２実施形態では、閉鎖機構は磁気要素を含み得る。磁石は、好ましくは、（例えば、図６Ａ、図６Ｂ及び図７Ａ、図７Ｂに示すように）密閉されるべき位置又はその近くで別個の要素上に配置される。磁石は、永久磁石、電磁石及び／又は任意の他の適切な磁石を含み得る。第１構成では、磁石は互いに離間したままであり（例えば、互いに離間して保持される）、パッシブ通気口は開放されたままである。第２構成では、磁石の間の磁気吸引力が磁石を互いに接近させたままにして（及び／又はより接近させるようにして）磁石を結合して保持し、それによって通気口を密閉することを可能にするように、磁石が互いに近づくことを許容される。第１例では、アクチュエータは、磁石を十分に接近させて、磁石間に十分な吸引力を生成し、それらが通気口を密閉する。第２例では、磁石を離間して保持する要素が除去され、又は、他の方法で磁石を離間して保持することをやめ、磁石は、磁石を離間して保持している要素がないために既に十分に接近し、かつ、磁石は互いに強く引き付けられてくっつけられ、通気口を密閉する。追加的又は代替的に、１以上の電磁石を含む例では、電磁石（又はそのサブセット）は、第１構成において不活性化され得、かつ、第２構成において励磁される（例えば、磁化される）ことができ、したがって、通気口を閉じる磁気吸引力を生じさせる。しかしながら、磁気閉鎖機構は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な方法で動作することができる。
【0023】
[0036] 第１例では、その中又は上に磁石が配置されている要素は、ダクト、スカート、開口部又は他の流体通路の両側であり得る（例えば、磁石をくっつけることによって流体通路を崩壊させ、それによって、例えば、図６Ａ及び図６Ｂの例に示すように流体の流れを阻止する）。第２例では、第１要素は、流体通路の境界又はその近く（例えば、開口部１４１、外部端部１４３などの境界の周り）にあり得、かつ、第２要素は、例えば、図７Ａ及び図７Ｂの例に示すように、フラップのような密閉要素であり得る（例えば、磁石をくっつけることによって密閉要素が流体通路の境界に取り付けられるようにし、それによって、流体通路を遮断する）。しかしながら、磁石は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な方法で構成されることができる。
【0024】
[0037] 第３実施形態では、閉鎖機構は、密閉されるべき位置（例えば、第２実施形態の磁気閉鎖機構に関して上述したような類似の配置を有する）又はその近くで複数の要素の間にシールを形成するように構成された１以上の接着要素を含む。この実施形態では、少なくとも１つのこのような要素が接着部分を有する（例えば、要素の別の要素に接着するように構成される）。第１構成では、要素は互いに離間したままであり（例えば、離間して保持される）、かつ、第２構成では、要素は接触し、それによって、要素を接触させたままにして流体の流れを阻止する接着シールを形成する。この実施形態の変形例では、シールは、１以上の面ファスナ、ファンデルワールス力接着材料、及び／又は、接着剤のような特性を有する任意の他の適切な要素を使用して同様に形成されることができる。
【0025】
[0038] 第４実施形態では、閉鎖機構は１以上の拡張要素を含む。拡張要素は、流体通路（例えば、ダクト、開口部など）内に配置されることができる。第１構成では、拡張要素は、通路内の流体の流れを遮断（又は完全に遮断）しない。例えば、拡張要素は、低減容積構成で構成されることができる、ダクトの通路を遮断するのではなく、ダクトの壁に沿って配置され得る、及び／又は、他の方法でそれ自体を越えて流体の流れを許容するように構成され得る。第２構成では、拡張機構は、好ましくは、流体通路内の流体の流れを遮断する。例えば、この機構は、流体通路を充填又は実質的に充填するために拡張（例えば、膨張）し、それによって、流体の流れを阻止することができる。
【0026】
[0039] しかしながら、閉鎖機構１４５は、追加的又は代替的に、任意の他の適切なファスナ、弁機構及び／又は他の閉鎖機構を含み得る。
【0027】
[0040] ある実施形態では、パッシブ通気口は、１以上のパッシブ逆止弁を含み得る。逆止弁は、バルーンからガスが流出することを許容するが、バルーン内には流入しないように機能することができる。例では、逆止弁は、１以上の：ボール弁、ダイヤフラム弁、スイング弁（例えば、傾斜ディスク弁）、リード弁、崩壊チューブ弁（例えば、ダックビル弁；支持体上に吊り下げられたダクトであって、バルーンからのガスの流出によって開放されたままにされることができるが、ガスがバルーンから流出していないときに支持体又はその周囲で崩壊するように構成されるダクト）を含み得る。逆止弁を含み、閉鎖機構を含まないパッシブ通気口の実施形態では、通気口は、異なる構成間の移行を制御するように動作可能でなくてもよい（例えば、ガスがバルーンから通気することが常に可能であり得る）。追加的又は代替的に、パッシブ通気口は、（例えば、開状態と閉状態との間で制御可能な）１以上の能動弁を含み得る。このような実施形態では、閉鎖機構に加えて又は代えて、逆止弁（及び／又は能動弁）は、バルーン内への大気ガスの侵入を阻止する役割を果たすことができる。
【0028】
[0041] パッシブ通気口（例えば、ダクト外部端部）の大気への出口は、好ましくは、バルーン天底の高さ又はその近くに（例えば、真下、真上、実質的にそこに、など）配置されるが、代替的に、実質的に天底の下方に配置されることができる。第１構成では、このような構成は、バルーン天底の近くのゼロ圧力ラインを（例えば、実質的に通気口出口の高さに）維持することを可能にすることができる。第１例では、スカート開口部は、（例えば、図４Ａに示すように）バルーン天底にある。第２例では、バルーン気嚢ゴアに形成された開口部は天底の近く（例えば、真上）に存在する。第３例では、ダクトは、実質的に天底の高さ（例えば、図２Ａ～図２Ｂに示すように）まで下がる。代替的に、通気口出口は、実質的に天底の上方に配置されることができる；しかしながら、通気口が、通常、通気口出口の高さでゼロ圧力ラインを維持するように作用し、かつ、浮揚ガスが、通常、バルーンがもはや通気口出口の高さよりも下で実質的に膨張しなくなるまで通気口から流出するので、このような配置は、通気口出口より下の高さにおける浮揚ガスの滞留を阻止し得る。しかしながら、通気口は、追加的又は代替的に、任意の他の適切な構成を有し得る。
【0029】
[0042] 通気ダクトを含む実施形態では、ダクトバルーン端部は、好ましくは、中間点の（例えば、バルーン全高の５、１０、１５、２０、２５又は３０％未満）の閾値距離内などの、バルーンのほぼ中腹（例えば、天底と天頂との間の途中）などのバルーンの中間高さ部分に配置される。このような構成では、バルーン気嚢の開口部は、ゴアの最も広い点の近くに形成されることができ、より大きな開口部（例えば、実質的に円形の開口部）が全体的に単一のゴア内に収容されることを可能にする。しかしながら、ダクトバルーン端部は、代替的に、任意の他の適切な高さに配置されることができ（例えば、パッシブ通気口を横断する地点でパッシブ通気口内に負荷部材を一体化することによって）、及び／又は、パッシブ通気口は、任意の適切な構成において任意の他の適切な要素を含み得る。
【0030】
３．１．３ 能動弁
[0043] バルーン１０１は、任意選択的に、１以上の能動弁１５０を含み得る。能動弁は、（例えば、バルーン降下を開始するため）浮揚ガスの部分的な通気を制御するように機能することができる。ある例では、能動弁（及び／又は、他の能動的に制御される通気要素）は、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような（例えば、「クラウン弁」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）要素を含むことができ、当該文献の全体がこの参照によって本明細書に組み込まれる。能動弁は、好ましくは、バルーンの天頂又はその近くに配置されるが、追加的又は代替的に、バルーン上の任意の他の適切な位置に配置され得る。しかしながら、弁は、追加的又は代替的に、バルーン内に任意の他の適切な構成を有することができ、及び／又は、バルーンは、そのような弁を含まなくてもよい。
[0043] バルーン１０１は、任意選択的に、１以上の能動弁１５０を含み得る。能動弁は、（例えば、バルーン降下を開始するため）浮揚ガスの部分的な通気を制御するように機能することができる。ある例では、能動弁（及び／又は、他の能動的に制御される通気要素）は、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような（例えば、「クラウン弁」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）要素を含むことができ、当該文献の全体がこの参照によって本明細書に組み込まれる。能動弁は、好ましくは、バルーンの天頂又はその近くに配置されるが、追加的又は代替的に、バルーン上の任意の他の適切な位置に配置され得る。しかしながら、弁は、追加的又は代替的に、バルーン内に任意の他の適切な構成を有することができ、及び／又は、バルーンは、そのような弁を含まなくてもよい。
【0031】
３．１．４ 縮帆スリーブ
[0044] バルーン１０１は、任意選択的に、１以上の縮帆スリーブを含み得る。低高度（例えば、大気圧が高高度範囲の圧力よりも有意に大きい高度）では、バルーンは、通常、ほとんど膨張しておらず、天頂に小さな膨張容積を有し、かつ、バルーンの非膨張部分が、通常、（例えば、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように）折り畳まれている及び／又はねじられている。ある例では、縮帆スリーブは、この非膨張部分の一部又は全部を拘束するように機能することができる。例えば、縮帆スリーブは、この非膨張部分（例えば、図１Ｄに示すように）の一部又は全部を取り囲む（例えば、巻き付くように、きつく取り囲む）ことができる。縮帆スリーブは、バルーンが膨張する際に解放され得る（例えば、バルーンを膨張させる膨張した浮揚ガスから生成される力によって開裂され得る、１以上のアクチュエータなどを介して解放するように制御され得る、など）。
[0044] バルーン１０１は、任意選択的に、１以上の縮帆スリーブを含み得る。低高度（例えば、大気圧が高高度範囲の圧力よりも有意に大きい高度）では、バルーンは、通常、ほとんど膨張しておらず、天頂に小さな膨張容積を有し、かつ、バルーンの非膨張部分が、通常、（例えば、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように）折り畳まれている及び／又はねじられている。ある例では、縮帆スリーブは、この非膨張部分の一部又は全部を拘束するように機能することができる。例えば、縮帆スリーブは、この非膨張部分（例えば、図１Ｄに示すように）の一部又は全部を取り囲む（例えば、巻き付くように、きつく取り囲む）ことができる。縮帆スリーブは、バルーンが膨張する際に解放され得る（例えば、バルーンを膨張させる膨張した浮揚ガスから生成される力によって開裂され得る、１以上のアクチュエータなどを介して解放するように制御され得る、など）。
【0032】
[0045] ある例（例えば、パッシブ通気口が、非膨張部分などのようなバルーンの下側部分に配置される）では、縮帆スリーブは、追加的又は代替的に、パッシブ通気口及び／又はその一部（例えば、縮帆スリーブが解放される前）を拘束してもよい（例えば、取り囲んでもよい）。例えば、通気口を拘束しながら、縮帆スリーブは、（例えば、この参照によって本明細書にその全体が組み込まれる、「閉鎖可能バルーン通気ダクト」及び／又は「宇宙カプセル」に関して、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているように）通気口によって規定される１以上の流体通路を収縮させ、それによって、１以上の流体通路を通るガスの通過を制限又は阻止してもよい。
【0033】
[0046] しかしながら、バルーン１０１は、追加的又は代替的に、任意の適切な構成の任意の他の適切な要素を含み得る。
【0034】
３．２ ペイロード
[0047] バルーンシステムは、任意選択的に、１以上のペイロード１０２を含み得る。ペイロードは、好ましくは、（例えば、テザー、剛性の機械的接続などによって）バルーンに機械的に接続される。ペイロードは、好ましくは、バルーン天底に近接してバルーンに接続されるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な位置に接続され得る。ある例では、この接続は、解放可能な接続であり得る（例えば、接続構成から、ペイロードとバルーンとの間の機械的接続が切断される解放構成に移行するように動作可能であり得る。
[0047] バルーンシステムは、任意選択的に、１以上のペイロード１０２を含み得る。ペイロードは、好ましくは、（例えば、テザー、剛性の機械的接続などによって）バルーンに機械的に接続される。ペイロードは、好ましくは、バルーン天底に近接してバルーンに接続されるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な位置に接続され得る。ある例では、この接続は、解放可能な接続であり得る（例えば、接続構成から、ペイロードとバルーンとの間の機械的接続が切断される解放構成に移行するように動作可能であり得る。
【0035】
[0048] ペイロード１０２は、好ましくは、（例えば、人間の乗客を収容するための）カプセルを含むが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な要素を含み得る。例では、ペイロード１０２は、この参照によって本明細書にその全体が組み込まれる、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような（例えば、「宇宙カプセル」に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）１以上の要素を含み得る。
【0036】
３．３ 安全モジュール
[0049] システムは、任意選択的に、１以上の安全モジュール１０３、例えば、パラシュート、補助推進システム（例えば、逆進ロケット、プロペラ、ジェットエンジンなどのロケット）、飛行制御面（例えば、重航空機として動作中、動力又は非動力の降下などの乗物の飛行を制御するように構成された、例えば、剛性翼、パラセール翼及び／又は任意の他の適切な翼、方向舵、補助翼及び／又はエレベータなどを含む固定翼及び／又は回転翼などの表面）及び／又は任意の他の適切な要素を含み得る。安全モジュールは、（例えば、推進モジュールが自身のシステム降下を十分に遅くすることができない状況で、推進モジュールが故障する及び／又はカプセルから切り離される状況で、など）システムの降下を遅くするように機能することができる、システムを再配置するように機能することができる（例えば、地上着陸よりもむしろ水上着陸を確実にするためにカプセル軌道を向け直す）、及び／又は、任意の他の適切な方法でシステムに対して安全性（例えば、バックアップ安全性）を提供するように機能することができる。システムは、追加的又は代替的に、（例えば、「バックアップ降下システム」に関して記載されているように、この参照によって本明細書にその全体が組み込まれる、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）任意の他の適切な要素を含み得る。
[0049] システムは、任意選択的に、１以上の安全モジュール１０３、例えば、パラシュート、補助推進システム（例えば、逆進ロケット、プロペラ、ジェットエンジンなどのロケット）、飛行制御面（例えば、重航空機として動作中、動力又は非動力の降下などの乗物の飛行を制御するように構成された、例えば、剛性翼、パラセール翼及び／又は任意の他の適切な翼、方向舵、補助翼及び／又はエレベータなどを含む固定翼及び／又は回転翼などの表面）及び／又は任意の他の適切な要素を含み得る。安全モジュールは、（例えば、推進モジュールが自身のシステム降下を十分に遅くすることができない状況で、推進モジュールが故障する及び／又はカプセルから切り離される状況で、など）システムの降下を遅くするように機能することができる、システムを再配置するように機能することができる（例えば、地上着陸よりもむしろ水上着陸を確実にするためにカプセル軌道を向け直す）、及び／又は、任意の他の適切な方法でシステムに対して安全性（例えば、バックアップ安全性）を提供するように機能することができる。システムは、追加的又は代替的に、（例えば、「バックアップ降下システム」に関して記載されているように、この参照によって本明細書にその全体が組み込まれる、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されているような）任意の他の適切な要素を含み得る。
【0037】
[0050] しかしながら、バルーンシステム１００は、追加的又は代替的に、任意の適切な構成の任意の他の適切な要素を含み得る。
【0038】
４． 方法
[0051] バルーンシステム動作のための方法２００は、好ましくは、上述したバルーンシステム１００を使用して実行される。しかしながら、方法２００は、追加的又は代替的に、任意の他の適切なシステムを使用して実行され得る。
[0051] バルーンシステム動作のための方法２００は、好ましくは、上述したバルーンシステム１００を使用して実行される。しかしながら、方法２００は、追加的又は代替的に、任意の他の適切なシステムを使用して実行され得る。
【0039】
４．１ 上昇
[0052] 方法２００は、任意選択的に、上昇する（例えば、バルーンシステムを上昇させるように制御する）ことＳ２１０を含み得る。Ｓ２１０は、高高度範囲まで上昇することを含み得る。この上昇は、地球の表面又はその近くなどの、より低い高度範囲、好ましくは、対流圏高度範囲からなされる。低高度範囲では、バルーンは、好ましくは、空気より軽い流体で部分的に膨張する（例えば、この低高度範囲におけるより高い大気圧が、空気より軽い流体の膨張を阻止してバルーンを完全に又は実質的に完全に膨張させる）。しかしながら、バルーンシステムは、追加的又は代替的に、任意の他の適切な高度から上昇することができる。例では、この低高度範囲は、海抜、０、０．１、０．２、０．５、１、２、５、７、１０、１５、２０、２５又は３０ｋｍ未満（例えば、バルーンシステムが打ち上げられる及び／又は着陸する場所での海面レベル又は地上レベルなどの地上レベル又は実質的に地上レベル）であり得るが、代替的に、任意の他の適切な高度範囲内であり得る。
[0052] 方法２００は、任意選択的に、上昇する（例えば、バルーンシステムを上昇させるように制御する）ことＳ２１０を含み得る。Ｓ２１０は、高高度範囲まで上昇することを含み得る。この上昇は、地球の表面又はその近くなどの、より低い高度範囲、好ましくは、対流圏高度範囲からなされる。低高度範囲では、バルーンは、好ましくは、空気より軽い流体で部分的に膨張する（例えば、この低高度範囲におけるより高い大気圧が、空気より軽い流体の膨張を阻止してバルーンを完全に又は実質的に完全に膨張させる）。しかしながら、バルーンシステムは、追加的又は代替的に、任意の他の適切な高度から上昇することができる。例では、この低高度範囲は、海抜、０、０．１、０．２、０．５、１、２、５、７、１０、１５、２０、２５又は３０ｋｍ未満（例えば、バルーンシステムが打ち上げられる及び／又は着陸する場所での海面レベル又は地上レベルなどの地上レベル又は実質的に地上レベル）であり得るが、代替的に、任意の他の適切な高度範囲内であり得る。
【0040】
[0053] 高高度範囲は、好ましくは、成層圏高度範囲である。例では、高高度範囲は、海抜、１、２、５、７、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０又は５０ｋｍ未満（例えば、３０ｋｍ又は１００、０００ｆｔ超）であり得るが、代替的に任意の他の適切な高度範囲内にあり得る。バルーンは、好ましくは、上昇中に膨張し（例えば、上昇中の気圧低下に起因して）、かつ、好ましくは、高高度範囲で完全に又は実質的に完全に膨張した状態に到達する（例えば、バルーンが高高度範囲に留まっている間にバルーンが実質的に完全に膨張したままである）。例では、バルーン容積比（例えば、完全に膨張したバルーンの容積で割った低高度におけるバルーン容積）は、１％、２％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、３０％未満である、０．１～１％、１～２％、２～５％、５～１０％、１０～２０％、２０～３０％、３０～５０％である、又は、５０％超である。
【0041】
[0054] 低高度（例えば、気圧が高高度範囲の圧力よりも有意に大きい高度）では、バルーンは大部分が膨張せず、天頂に小さな膨張容積を有し、かつ、バルーンの非膨張部分は、通常、（例えば、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように）折り畳まれる及び／又はねじられる。ある例では、バルーンは、（例えば、図１Ｄに示すように、より詳細に上述したように、など）この非膨張部分の一部又は全部を取り囲む縮帆スリーブを含む。縮帆スリーブは、好ましくは、上昇中に（例えば、バルーンを膨張させる浮揚ガスを膨張させる力によって自動的に）解放されるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切なタイミングで解放され得る（及び／又は、本方法の性能全体にわたって保持され得る）。
【0042】
[0055] 第１実施形態では、上昇中、パッシブ通気口は第１構成にある。この実施形態では、通気口は開いており、それによって、通気口に隣接するバルーン内部の部分を、通気口に隣接するバルーン外部の部分に流体的に結合させてもよい。しかしながら、（例えば、バルーンのこの部分が膨張していない及び／又は縮帆スリーブ内に収容される）十分に低い高度では、バルーンと大気との間の流体移送が制限され得る及び／又は阻止され得る。通気口がバルーンの下方（非膨張）部分に配置されている場合、（例えば、バルーンがねじられる及び／又は折り畳まれるので、縮帆スリーブが通気口を閉じた状態に保持するので、など）通気口は、通常、密閉される又は制限される。縮帆スリーブは、バルーンの非膨張下方部分（及び、通気ダクトの一部などのパッシブ通気口又はその部分）を取り囲むスリーブであり得る。追加的又は代替的に、バルーン内の負圧状態は、（例えば、パッシブ逆止弁を閉じた状態に維持することによって、ダクトなどの通気構造の開口を崩壊させる又は阻止することによって）通気口がバルーン外部にバルーン内部を流体的に結合することを阻止し得る。しかしながら、部分的に膨張したバルーンは、代替的に、任意の他の適切な方法で構成され得る。
【0043】
[0056] 第２実施形態では、パッシブ通気口は、上昇の全部又は一部の間、閉鎖状態（例えば、第２構成）に（例えば、高高度範囲などのより高い高度で開放されるように）構成される。この実施形態では、パッシブ通気口は、好ましくは、（例えば、第２構成から、又は、パッシブ通気口が密閉される異なる構成から）第１構成に移行するように動作可能である。この実施形態では、上昇中にパッシブ通気口が閉鎖されて維持されることができ、及びその後、通気口はより高い高度で開放される（例えば、第１構成に移行される）ことができる。この移行は、高高度範囲内に起こり得る、又は、（例えば、負圧状態が、バルーン内に存在しない、通気開口部内に存在しない、又は、通気口中に存在しない場合、若しくは、正圧状態がバルーン内に存在しない場合などの、閾値相対バルーン圧力を超える；大気条件が、大気と浮揚ガスとの混合が爆発の危険性をもたらし得る状態から、爆発の危険性をもたらし得ない状態に移行する高度などの、閾値高度を超える）高高度範囲への上昇の後半の間に起こり得る。例では、移行は、海抜、０．１、０．２、０．５、１、２、５、７、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０又は５０ｋｍ超（例えば、３０ｋｍ又は１００，０００ｆｔ超）で発生し得るが、代替的に、任意の他の適切な高度であり得る。しかしながら、パッシブ通気口は、上昇中に任意の他の適切な方法で追加的又は代替的に構成され得る。
【0044】
４．２ ゼロ圧力バルーン状態の維持
[0057] バルーン内の実質的な正圧がバルーンを破裂させる危険性をもたらすので、ゼロ圧力バルーン状態を維持することＳ２２０は、好ましくは、バルーン内部に実質的な圧力差（例えば、正圧）が形成されることを阻止するように機能する。Ｓ２２０は、好ましくは、高高度範囲内にバルーンを維持しながら（例えば、高高度範囲内の高度を実質的に維持しながら）などの、高高度範囲の間に実行される。Ｓ２２０は、好ましくは、高高度範囲にいることに費やす時間の全部又は実質的に全部の間に実行されるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な時間に実行され得る。例では、バルーンは、数分、数時間、数日又はそれ以上の時間にわたって高高度範囲に留まることができる。一例では、バルーンは、１～１０時間（例えば、２～６時間）、例えば日中に完全に又は部分的に高高度範囲に留まる。しかしながら、バルーンは、任意の他の適切な時間にわたって、高高度範囲に留まることができる、及び／又は、ゼロ圧力状態で維持されることができる。
[0057] バルーン内の実質的な正圧がバルーンを破裂させる危険性をもたらすので、ゼロ圧力バルーン状態を維持することＳ２２０は、好ましくは、バルーン内部に実質的な圧力差（例えば、正圧）が形成されることを阻止するように機能する。Ｓ２２０は、好ましくは、高高度範囲内にバルーンを維持しながら（例えば、高高度範囲内の高度を実質的に維持しながら）などの、高高度範囲の間に実行される。Ｓ２２０は、好ましくは、高高度範囲にいることに費やす時間の全部又は実質的に全部の間に実行されるが、追加的又は代替的に、任意の他の適切な時間に実行され得る。例では、バルーンは、数分、数時間、数日又はそれ以上の時間にわたって高高度範囲に留まることができる。一例では、バルーンは、１～１０時間（例えば、２～６時間）、例えば日中に完全に又は部分的に高高度範囲に留まる。しかしながら、バルーンは、任意の他の適切な時間にわたって、高高度範囲に留まることができる、及び／又は、ゼロ圧力状態で維持されることができる。
【0045】
[0058] 通常のゼロ圧力バルーンの飛行中、バルーンは上昇するにつれて膨張する；バルーンが完全に膨張すると、実質的にゼロ圧力状態を維持するために、通常、余分な浮揚ガス（自由浮力）を排気する。自由浮力を排気した後、高高度範囲に高度を維持しながら、バルーンは通常は実質的に完全に膨張したままである。この時間の間、浮揚ガスの温度は上昇及び／又は低下し得る。（例えば、日中などの太陽放射に起因して）浮揚ガスが加熱されると、浮揚ガスは膨張し、これにより、バルーンをわずかにさらに膨張させることができ、それによって、高度を上昇させる。ガス膨張に応答して、一部のガスは、バルーンから（例えば、バルーン内の通気ダクトなどの１以上のパッシブ通気口を通じて）排気され得る。（例えば、十分なパッシブ通気がない場合に、バルーンが完全に膨張すると、発生し得る）ガス膨張がバルーン内の実質的な正圧を生じさせるのではなく、この排気が、好ましくは、発生する。（例えば、夜間などの太陽放射の減少又は不存在に起因して）浮揚ガスが冷却されると、浮揚ガスは収縮し、かつ、バルーンはわずかに収縮し、それによって、通常は（バラストを解放することによって補償可能である）高度の低下をもたらす。
【0046】
[0059] したがって、Ｓ２２０は、好ましくは、第１構成において１以上のパッシブ通気口を維持し、それによって、浮揚ガスの受動的な通気（例えば、上昇の終了近くで及び／又は高度の維持の開始時、高度の維持の間に加熱された浮揚ガスの通気など）を可能にする。パッシブ通気口が第１構成にない場合（例えば、第２構成又はある他の閉鎖構成における通気口を用いて上昇Ｓ２１０が実行される場合）、その後、Ｓ２２０は、好ましくは、通気口を第１構成（例えば、通気口の開放及び／又は密閉を解く）に移行させることを含み；このような移行がない場合、バルーンは、バルーンの破裂の危険性をもたらし得る、実質的に過圧の状態に入り得る。
【0047】
[0060] しかしながら、Ｓ２２０は、代替的又は追加的に、任意の他の適切な方法でゼロ圧力バルーン状態を維持することを含み得る。
【0048】
４．３ バルーン通気口の密閉
[0061] バルーン通気口を密閉することＳ２３０は、大気酸素と水素浮揚ガスとの混合物が爆発の危険性をもたらし得るので、好ましくは、バルーン内部への大気ガスの侵入を阻止するように機能する。Ｓ２３０は、好ましくは、閉鎖機構を含むパッシブ通気口の実施形態で実行される（逆止弁のみを含むパッシブ通気口の実施形態において、通気口は、逆止弁による大気ガスの侵入に対して自動的に密閉され、かつ、通気口を能動的に密閉するために使用可能な閉鎖機構を含まない）。Ｓ２３０は、好ましくは、バルーンの全てのパッシブ通気口を閉鎖及び／又は密閉すること、各パッシブ通気口を（例えば、第１構成から）第２構成に移行させることを含むが、代替的に、そのような通気口のサブセットに対してのみ実行され得る。この移行は、パッシブ通気口及び／又は任意の他の適切な方法に関して上述したように制御（例えば、有効に）Ｓ１４０され得る。
[0061] バルーン通気口を密閉することＳ２３０は、大気酸素と水素浮揚ガスとの混合物が爆発の危険性をもたらし得るので、好ましくは、バルーン内部への大気ガスの侵入を阻止するように機能する。Ｓ２３０は、好ましくは、閉鎖機構を含むパッシブ通気口の実施形態で実行される（逆止弁のみを含むパッシブ通気口の実施形態において、通気口は、逆止弁による大気ガスの侵入に対して自動的に密閉され、かつ、通気口を能動的に密閉するために使用可能な閉鎖機構を含まない）。Ｓ２３０は、好ましくは、バルーンの全てのパッシブ通気口を閉鎖及び／又は密閉すること、各パッシブ通気口を（例えば、第１構成から）第２構成に移行させることを含むが、代替的に、そのような通気口のサブセットに対してのみ実行され得る。この移行は、パッシブ通気口及び／又は任意の他の適切な方法に関して上述したように制御（例えば、有効に）Ｓ１４０され得る。
【0049】
[0062] Ｓ２３０は、好ましくは、（受動的な通気のない時に）バルーンの超過圧力がもはや存在しない（又はこの危険性が十分に低い）と、実行される。例では、これは、バルーンが、もはや完全に膨張しておらず、かつ、完全に膨張することが予想されない場合、及び／又は、浮揚ガスが膨張していない（かつ、さらに膨張することが予想されない）場合であり得る。代替的に、Ｓ２３０は、例えば、実質的な正圧状態が生じにくい（例えば、バルーンが完全に膨張し得るが、最小の正圧のみが存在することが予想される；浮揚ガスが、膨張し得る又は将来膨張することが予想され得るが、バルーンを十分に膨張させる又は実質的に正圧を生成するのに十分に膨張しないことが予想される）場合、これらの条件が厳密に満たされる前に実行され得る。
【0050】
[0063] Ｓ２３０は、好ましくは、（例えば、以下に詳細に説明するように）降下の開始に時間的に近接して実行される。例えば、バルーン通気口は、降下の開始の直前、直後及び／又は降下の開始と実質的に同時に（例えば、１、２、５、１０、２０、３０又は６０分以内などの降下開始の閾値時間内に）密閉され得る。
【0051】
[0064] 第１実施形態では、Ｓ２３０は、降下の開始と実質的に同時に実行される。正の降下速度は、バルーンが完全に膨張していない（例えば、バルーンの一部又は全部の内部に負圧状態が存在する）ことを示し得、及びしたがって、バルーン通気口は、好ましくは、空気の摂取を阻止するためにこの時点で密閉される。この実施形態の代替的な変形例では、Ｓ２３０は、降下が開始された後に実行され得るが、潜在的な爆発の危険性をもたらすのに十分に高い大気圧を有する高度までバルーンが降下する前に実行され得る（例えば、現在の条件下で水素と大気との混合物が爆発性ガスを形成しないであろう）。この実施形態では、浮揚ガスは降下中により小さな容積に圧縮され、及びしたがって、通気口閉鎖後のバルーン内の過剰圧力の危険性は通常、最小化又は排除される。
【0052】
[0065] 第２実施形態では、浮揚ガスの温度が、低下し、かつ、バルーン降下が開始される前に上昇することが予想されない場合に一度にＳ２３０が実行される。例えば、Ｓ２３０は、日の出前に降下が開始される状況などの日没後に実行され得る。この実施形態では、浮揚ガスが膨張することが予想されず（例えば、温度低下する際に容積を減少させ）、かつ、その後、降下が開始するとより低い高度でより高い大気圧にさらされるので、通気口閉鎖後にバルーン内に超過圧力状態を確立する危険性が低減又は排除される。
【0053】
[0066] Ｓ２３０は、代替的に、実質的な空気又は酸素摂取の危険が生じる前に、任意の他の適切な時間に実行され得る。例えば、Ｓ２３０は、バルーンがまだ低い気圧の領域にある間に実行され得、その結果、大気の酸素濃度が有意ではなく（例えば、水素爆発の危険性をもたらすのに十分な酸素がバルーン内部に進入することはなく）、及び／又は、バルーンはまだ大部分が膨張している（例えば、及びしたがって、大きな負圧がバルーン内部内には確立されていなかった）。これは、上述した同じ高度範囲内にあってもよく、この場合、パッシブ通気口は、より高い高度範囲、より低い高度範囲、及び／又は、任意の他の適切な高度で、（例えば、縮帆スリーブの解放に起因して、通気口の第１構成への移行に起因して、など）開放されてもよい。
【0054】
[0067] しかしながら、Ｓ２３０は、追加的又は代替的に、任意の他の適切なタイミングで実行され得る、及び／又は、バルーン通気口を任意の他の適切な方法で密閉することを含み得る。
【0055】
４．４ 降下
[0068] この方法は、好ましくは、降下することＳ２４０（例えば、高高度範囲から降下すること）を含む。降下は、好ましくは、地表面又はその近くなどの対流圏高度範囲（例えば、海抜、０、０．１、０．２、０．５、１、２、５、７、１０、１５又は２０ｋｍ未満）にされ得るが、代替的に、より低い成層圏高度（例えば、海抜、７、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０又は５０ｋｍ未満）に、又は、任意の他の適切な高度にされ得る。例えば、降下は、バルーンシステムを着陸させることに備えてなされ得る。降下中、空気より軽い流体の大部分は、好ましくは、バルーン内に保持される。この保持にもかかわらず、バルーンは、通常、大気圧の上昇に起因して、降下中に部分的に収縮する。
[0068] この方法は、好ましくは、降下することＳ２４０（例えば、高高度範囲から降下すること）を含む。降下は、好ましくは、地表面又はその近くなどの対流圏高度範囲（例えば、海抜、０、０．１、０．２、０．５、１、２、５、７、１０、１５又は２０ｋｍ未満）にされ得るが、代替的に、より低い成層圏高度（例えば、海抜、７、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０又は５０ｋｍ未満）に、又は、任意の他の適切な高度にされ得る。例えば、降下は、バルーンシステムを着陸させることに備えてなされ得る。降下中、空気より軽い流体の大部分は、好ましくは、バルーン内に保持される。この保持にもかかわらず、バルーンは、通常、大気圧の上昇に起因して、降下中に部分的に収縮する。
【0056】
[0069] Ｓ２４０は、好ましくは、降下を開始することを含む。降下は、好ましくは、（例えば、パッシブ通気口を通じて受動的に排気される浮揚ガスに加えて）追加の浮揚ガスを排気するためにバルーンを能動的に制御することによって開始される。追加の浮揚ガスは、好ましくは、バルーンの天頂又はその近くの任意の位置から排気される。例えば、Ｓ２４０は、その天頂又はその近くに配置された弁を制御して開放し、それによって浮揚ガスがそれを通って排気されるようにすることを含み得る。
【0057】
[0070] 上述したように、Ｓ２３０は、降下を開始した後に（例えば、降下速度が、０、０．１、０．２、０．５、１、２又は３メートル／秒などの閾値速度よりも大きくなると）実行され得る。しかしながら、Ｓ２３０及びＳ２４０は、追加的又は代替的に、（例えば、互いに関して及び／又は任意の他の適切な事象に関して）他の任意の適切なタイミングで実行され得る。
【0058】
４．５ 追加のバルーン動作
[0071] 方法２００は、任意選択的に、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号、及び／又は、「宇宙航空バルーン及び動作方法」の発明の名称で２０２１年１月２９日に出願された米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されているような１以上の要素を含み得、当該出願の各々の全体がこの参照によって本明細書に組み込まれる。例えば、本方法は、そこに記載されている方法に関して（例えば、「飛行中のバルーンシステムの動作」、「バルーンシステムの着陸」及び／又は「バルーンの収縮」に関して）米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されている１以上の要素、及び／又は、バルーンシステムの動作に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されている（例えば、「打ち上げ及び回収」及び／又は「浮力制御」に関して記載されているような）１以上の要素を含み得る。しかしながら、方法２００は、追加的又は代替的に、任意の他の適切なバルーンシステム飛行動作を実行することを含み得る、及び／又は、任意の適切な方法で実行される任意の他の適切な要素を含み得る。
[0071] 方法２００は、任意選択的に、「宇宙カプセル」の発明の名称で２０２０年２月３日に出願された米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号、及び／又は、「宇宙航空バルーン及び動作方法」の発明の名称で２０２１年１月２９日に出願された米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されているような１以上の要素を含み得、当該出願の各々の全体がこの参照によって本明細書に組み込まれる。例えば、本方法は、そこに記載されている方法に関して（例えば、「飛行中のバルーンシステムの動作」、「バルーンシステムの着陸」及び／又は「バルーンの収縮」に関して）米国特許出願第１７／１６２，１５１号に記載されている１以上の要素、及び／又は、バルーンシステムの動作に関する米国仮特許出願第６２／９６９，４４７号に記載されている（例えば、「打ち上げ及び回収」及び／又は「浮力制御」に関して記載されているような）１以上の要素を含み得る。しかしながら、方法２００は、追加的又は代替的に、任意の他の適切なバルーンシステム飛行動作を実行することを含み得る、及び／又は、任意の適切な方法で実行される任意の他の適切な要素を含み得る。
【0059】
[0072] 代替的な実施形態は、好ましくは、コンピュータ可読命令を記憶するコンピュータ可読媒体における上記方法の一部又は全部を実装する。命令は、好ましくは、通信経路決定システムに統合されたコンピュータ実行可能な構成要素によって実行されることが好ましい。通信経路決定システムは、通信システム、経路決定システム及びプライシングシステムを含んでもよい。コンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、光デバイス（ＣＤ又はＤＶＤ）、ハードドライブ、フロッピードライブ又は任意の適切なデバイスなどの任意の適切なコンピュータ可読媒体上に記憶されてもよい。コンピュータ実行可能な構成要素は、好ましくは、プロセッサであるが、命令は、代替的又は追加的に、任意の適切な専用ハードウェアデバイスによって実行されてもよい。
【0060】
[0073] 簡潔さのために省略したが、システム及び／又は方法の実施形態は、様々なシステム構成要素及び様々な方法プロセスのあらゆる組み合わせ及び順列を含み得、本明細書に記載される方法及び／又はプロセスの１以上の実例は、本明細書に記載されるシステム、要素及び／又はエンティティの１以上の実例によって及び／又は使用して、非同期的に（例えば、順次）、同時に（例えば、並行して）、又は、任意の他の適切な順序で実行され得る。
【0061】
[0074] 図面は、好ましい実施形態、例示的な構成及びその変形例に従って、システム、方法及びコンピュータプログラム製品の可能な実装のアーキテクチャ、機能及び動作を示している。この点、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、特定の論理機能を実装するための１以上の実行可能命令を含む、モジュール、セグメント、ステップ又はコードの部分を表し得る。また、ある代替的な実装では、ブロックに示された機能は、図面に示された順序から外れて生じ得ることに留意されたい。例えば、連続して示された２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、又は、ブロックは、関連する機能に応じて逆の順序で実行されてもよい。ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロック並びにブロック図及び／又はフローチャート図におけるブロックの組み合わせは、特定の機能又は動作を実行する専用ハードウェアベースのシステム、又は、専用ハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせによって実装され得ることにも留意されたい。
【0062】
[0075] 当業者であれば、前述の詳細な説明並びに図面及び請求項から、以下の特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の好ましい実施形態に修正及び変更が加えられることができることを理解する。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】