Воздушный шар

Хотя история воздухоплавания насчитывает чуть более двухсот лет, стремление человека оторваться от Земли и взлететь, подобно птице, проявлялось еще в глубокой древности. Умение летать считалось чем?то необычайным, присущим могущественным волшебникам или, по мнению наших предков, богам. Неслучайно многие из богов изображались в виде крылатых существ. Наиболее известное предание о полетах человека – миф о великом мастере Дедале и его сыне Икаре. Скрываясь от гнева царя Миноса, они улетели с Крита на крыльях, сделанных из птичьих перьев, скрепленных воском. Мудрый Дедал летел невысоко. А его сын, несмотря на предостережения отца, устремился к Солнцу. Солнечные лучи растопили воск, и Икар упал в Эгейское море.
Желание овладеть воздушной стихией привело к появлению множества проектов, большей частью неосуществимых. Тема воздухоплавания присутствует во многих литературных произведениях. Так, известный забияка и дуэлянт Сирано де Бержерак в своем романе «Иной свет, или Государства и империи Луны» описал несколько летательных аппаратов для путешествия по воздуху. Один из этих аппаратов поразительно похож на аэростат Монгольфье. Герой романа с помощью двух наполненных дымом герметических оболочек долетает до Луны, где выпускает дым и, пользуясь оболочками как парашютом, опускается на ее поверхность.
В 1670 г. итальянец Лан предложил проект воздушного корабля. Он представлял собой гондолу, к которой канатами прикреплялись четыре полых шара из меди или жести диаметром 7,5 метра и толщиной стенок 0,5 миллиметра. Посредине гондолы была прикреплена мачта с парусом. Изобретатель предлагал выкачать воздух из шаров, с тем чтобы разность между массой вытесненного шарами воздуха и их собственной массой была достаточной для поднятия гондолы с пассажирами.
Этот проект был не выполним, поскольку при такой толщине стенок шара силы внешнего атмосферного давления неминуемо бы его смяли. Но вместе с тем, это был первый проект летательного аппарата, принцип работы которого основан на законе Архимеда.
Важнейшим событием, оказавшим влияние на развитие воздухоплавания, стало открытие и исследование Генри Кавендишем в 1766 г. водорода, или, как его называли тогда, «горючего воздуха». Из?за малой плотности его сразу начали рассматривать как несущий газ для воздушных шаров.
Мир стоял на пороге воздухоплавания. Но многие авторитетные ученые того времени отвергали возможность этого. Так астроном Лаланд в 1782 г. писал: «Невозможность подняться вверх с помощью ударов крыльями столь же твердо установлена, как и невозможность подняться с помощью тел, из которых выкачан воздух».
Действительность не преминула в очередной раз опровергнуть заявление непререкаемого «авторитета».
В 1783 г. наблюдения Жозефа и Этьена Монгольфье за облаками привели их к мысли использовать для аэростата водяной пар. Но первые опыты оказались неудачными из?за слишком тяжелой оболочки и быстрой конденсации пара. Тогда они решили использовать дым, образующийся при горении шерсти и сырой соломы. По мнению братьев, дым имел электрические свойства, а электричеству они приписывали свойства отталкиваться от поверхности земли.
После ряда неудач пришел успех – одна оболочка, наполненная дымом, оторвалась от удерживающих веревок и поднялась на высоту около 300 метров. После десятиминутного пребывания в воздухе оболочка рухнула на землю.
5 июня 1783 г. прошло официальное испытание нового аппарата. В присутствии зрителей наполненная дымом оболочка объемом 600 м3 поднялась на высоту около двух тысяч метров и затем упала на расстоянии двух километров от места подъема. Так началась эра воздухоплавания.
27 августа 1783 г. в Париже состоялся полет аэростата профессора Шарля. В отличие от аппарата Монгольфье с матерчатой, оклеенной изнутри бумагой камерой, аэростат Шарля был сделан из шелка, пропитанного каучуком. Объем его был 35 м3. Но главное отличие состояло в том, что оболочка наполнялась водородом. Аппарат Шарля быстро поднялся на высоту 950 метров и скрылся в облаках. От избыточного давления на большой высоте его оболочка лопнула, деревенские жители, напуганные непонятным предметом, свалившимся с неба, поспешили уничтожить шар.
После этого полета аэростаты, наполненные горячим воздухом или дымом, стали называть монгольфьерами, а наполненные водородом – шарльерами.
19 сентября 1783 г. в воздух поднялся монгольфьер с подвешенной на цепях клеткой. В ней находились первые «воздухоплаватели» – петух, утка и баран. Они благополучно перенесли полет. Теперь стало возможным поднять на аэростате человека.
21 ноября 1783 г. в воздух на монгольфьере поднялись Пилатр де Розье и Арланд. Их аппарат, преодолев 8 километров, приземлился в пригороде Парижа. В полете они едва не погибли из?за пожара.
1 ноября того же года профессор Шарль вместе с единомышленником Робером поднялся в воздух на аэростате собственной конструкции. Они пробыли в воздухе 2 часа 15 минут, пролетев за это время 40 километров.
Следует отметить, что конструкция шарльера была более совершенной, чем монгольфьера. Первый обладал большей подъемной силой. Кроме того, недостатком монгольфьера была высокая пожароопасность из?за соседства открытого огня и легковоспламеняемой оболочки.
Полеты на воздушных шарах становились все более популярными. С начала XIX века их стали использовать для научных целей. В 1802 г. Гумбольдт и Бомплан исследовали зависимость изменения температуры воздуха от высоты. В полетах принимали участие русский академик Захаров и Гей?Люссак. Исследования позволили получить данные о зависимости температуры, давления, влажности воздуха, его состава от высоты. Было изучено воздействие высоты на организм человека.
В 1887 г. Д. И. Менделеев совершил самостоятельный полет, чтобы наблюдать солнечное затмение.
В первых научных полетах аэронавтам удавалось подняться на высоту семь и более тысяч метров. Начиная с 5000 метров у них появлялась слабость, головокружение, снижение остроты слуха и зрения. С увеличением высоты эти симптомы усугублялись. На высоте более 8000 метров человек терял сознание.
В некоторых высотных полетах стали использовать баллоны, позволяющие вдыхать чистый кислород. Но полностью решить эту проблему не удавалось. Несмотря на это, к концу XIX века на аэростатах были поставлены рекорды.
В 1894 г. немец Берсон на аэростате «Феникс» поднялся на высоту 9150 метров, а в 1900 году во время Всемирной выставки в Париже французы де ла Во и Костельон на аэростате «Центавр» за 35 часов 45 минут преодолели расстояние в 1922 километра, приземлившись в Киевской губернии.
Успехи аэронавтики рассматривали как доказательство возможности достичь на воздушном шаре Северного полюса. Такую попытку предпринял в 1897 г. швед С. А. Андре. Его аэростат «Орел» был сконструирован с учетом суровых климатических условий Арктики. Для повышения надежности на нем было предусмотрено три клапана для выпуска газа. Гондола представляла собой закрытую со всех сторон каюту, на крыше которой находилась площадка для наблюдений. При необходимости она могла быть переоборудована в лодку или сани.
11 июля 1897 г. Андре вместе со Стриндбергом и Френкелем поднялся в воздух с острова, расположенного неподалеку от Шпицбергена. Спустя два дня после начала полета Андре послал с почтовым голубем свое последнее сообщение. Лишь в 1930 г. был обнаружен лагерь отважных воздухоплавателей.
Гибель экспедиции Андре показала, что аэростат нельзя считать надежным средством воздушного передвижения. Несмотря на все усовершенствования, они всецело зависели от погодных условий: силы и направления ветра, температуры, давления и влажности воздуха.
С момента своего появления воздушные шары использовались в военных целях – для наблюдения за наземными войсками, в составе кораблей на море – для обнаружения мин и подводных лодок противника. С появлением боевой авиации стали применять привязные аэростаты заграждения, связанные с землей прочным стальным тросом.
В 20–30?е годы XX в. были созданы стратостаты – аэростаты с герметичной гондолой для исследования верхних слоев атмосферы. Они достигали высоты 20 километров.
В настоящее время воздушные шары нашли себе применение в метеорологии для запуска на большие высоты автоматических метеорологических станций. Появление современных прочных газонепроницаемых материалов, газовых горелок, позволяющих длительное время поддерживать высокую температуру внутри шара, дали возможность создать воздушные шары для спортивных целей.
Воздушные шары, несмотря на все свои недостатки, позволили человечеству расширить свои возможности, освоить «пятый океан» – атмосферу Земли.