Balony

To nieprawdopodobne, ale prawie wszystko, co działo się przez następnych 200 lat, wymyślono już na samym początku. Nic podobnego nie zdarzyło się w żadnej innej dziedzinie techniki.

O wszystkim zadecydował jeden rok – 1783

Pierwszy wzlot balonu miał miejsce 5 czerwca 1783 r. w Annoney we Francji. Wszyscy wiedzą, że twórcami tego bezzałogowego balonu na ogrzane powietrze, wykonanego z papieru, byli dwaj bracia – Joseph i Jacques Montgolfier. Jednak mało kto wie, że użyli tego właśnie materiału, gdyż byli… producentami papieru!

Dwa miesiące później, 27 sierpnia 1783 r., na Polach Marsowych w Paryżu wzniósł się balon wypełniony wodorem, zbudowany przez francuskiego uczonego Jacquesa Charlesa. Jak widzimy, w jednym roku przeprowadzono dwie próby lotów balonowych, w których wykorzystano oba odmienne sposoby na uzyskanie siły nośnej.

Po niespełna miesiącu, bo już 19 września, nastąpił pierwszy „załogowy” lot. Podobny pomysł wykorzystano 200 lat później, u początku ery kosmicznej. Oto bracia Mongolfier zbudowali balon na ogrzane powietrze, na pokładzie którego znalazła się owca, kogut i kaczka. Tym doświadczeniem próbowano ustalić, jaki wpływ na żywe organizmy będzie miała podróż powietrzna. Po tej udanej próbie z marszu rozpoczęto przygotowania do lotu z udziałem ludzi.

Już 15 października Jean Francois Pilatre de Rozier wzniósł się balonem na uwięzi na wysokość 26 m. Powodzenie tych doświadczeń zadecydowało o tym, że bracia Montgolfier przygotowali balon o pojemności 2000 m³, który mógł podnieść dwie osoby. I oto 21 listopada 1783 r. odbył się pierwszy w historii lot balonu bez uwięzi, na pokładzie którego znaleźli się J.F. Pilatre de Rozier i Francois Laurent d’Arlandes. W grudniu, pół roku po pierwszej historycznej próbie, profesor J. Charles wykonał lot zbudowanym przez siebie balonem gazowym wypełnionym wodorem!

Polacy nie gęsi

Polacy bardzo szybko dołączyli do pionierów baloniarstwa. Osiem miesięcy po Paryżu, 12 lutego 1784 r., w Warszawie wzleciał w powietrze model balonu o średnicy metra. Był on napełniony wodorem i uwiązany za pomocą 180-metrowej linki. W tym samym miesiącu w Krakowie dokonano próby z balonem papierowym wypełnionym gorącym powietrzem. Pierwszy w Polsce lot balonu załogowego odbył się 10 maja 1789 r. Z ogrodu Foksal w Warszawie, w obecności Króla Stanisława Augusta Poniatowskiego, wystartował aerostat pilotowany przez Francuza J.P. Blancharda, który wzniósł się na wysokość 2 tys. m, a po 45 min wylądował w Białołęce.

Pierwsza ofiara po Ikarze

Latanie przyciągało jak magnes, w wielu krajach powstawały bardziej lub mniej udane konstrukcje, dokonywano coraz dłuższych i wyższych przelotów. Zaczęto też bić pierwsze rekordy. W czasie próby przelotu nad kanałem La Manche w balonie wypełnionym wodorem i podgrzewanym od dołu w locie (!), co prawdopodobnie stało się przyczyną katastrofy, zginął wspominany wcześniej Pilatre de Rozier. To nazwisko pierwszego pilota balonowego, który zginął podczas próby rekordowego przelotu, a zapewne też – pierwsza ofiara lotnictwa.

Dlaczego balon lata?

Gdyż jest statkiem powietrznym lżejszym od powietrza. Zgodnie z prawem Archimedesa, które dotyczy nie tylko statków wodnych, balony tracą pozornie na masie tyle, ile waży powietrze przez nie wyparte. Powłokę balonu napełniamy gazem, którego gęstość jest mniejsza od gęstości powietrza atmosferycznego. Różnica gęstości tych dwóch gazów daje właśnie siłę nośną. Dotyczy to zarówno balonów na ogrzane powietrze (decyduje różnica temperatur), jak tych wypełnianych gazem. Wtedy jednak decydujące znaczenie ma jedynie różnica gęstości, gdyż gaz rzadko jest podgrzewany. Wyjątek stanowią balony służące do osiągania rekordowych wyników.

Jak wznosi się i opada?

Wysokość lotu balonem na ogrzane powietrza zmienia się, zmieniając temperaturę wewnątrz powłoki balonu. Jeśli chcemy się wznieść, to je podgrzewamy. Jeśli zaś chcemy obniżyć lot, schładzamy powietrze w powłoce. Natomiast w balonach gazowych, napełnionych helem lub wodorem, gdy chcemy się wznieść – pozbywamy się balastu, którym może być piasek lub woda. A gdy chcemy obniżyć lot, wypuszczamy nieco gazu, pociągając za linkę, która jest połączona ze specjalnym zaworem znajdującym się na szczycie powłoki balonu.

Balon rekordzistów

Jest też trzeci typ balonu, zwany derozier lub rozier. Jego nazwa pochodzi od nazwiska wspominanego wcześniej Francuza, który jako pierwszy wzniósł się balonem, a zginął podczas próby przelotu nad kanałem La Manche. Ten typ aerostatu wykorzystuje się do bardzo długich przelotów np. przez Atlantyk czy dookoła świata. Jego konstrukcja jest połączeniem dwóch poprzednich typów, gdyż hel, który wypełnia powłokę, jest dodatkowo podgrzewany przez palnik.

Jak przed wiekami, tylko…

Na pierwszy rzut oka konstrukcja balonu na ogrzane powietrze nie uległa wielkiej zmianie od momentu pierwszego lotu w 1783 r. Ale inne są materiały używane do ich budowy. Pierwsza powłoka była papierowa, teraz wykonuje się je z tkanin poliestrowych odpornych na wysokie temperatury, bardzo wytrzymałych i niepalnych. Dół powłoki, przy wlocie płomienia, wykonany jest z nomexu, tkaniny stworzonej w NASA i wykorzystywanej od szycia kombinezonów dla kosmonautów. Nie znaczy to, że nie można wypalić w niej dziury. Jednak mamy pewność, że nie zajmie się ona płomieniem i nie spłonie doszczętnie w czasie lotu. Po prostu w miejscu, gdzie płomień palnika dotknie materiału, wytopi się spora dziura. Jednak nie będzie to mieć wpływu na bezpieczeństwo lotu. Wielka dziura może wyglądać groźnie, ale można z nią normalnie wylądować. Fakt ten pokazuje, jak bezpiecznym sportem jest obecnie baloniarstwo.

Ciągłość i zmiana

Kosz balonu przez 200 lat nie zmienił się prawie wcale. Do zwykłych aerostatów kosze nadal budowane są w tradycyjny sposób. Z wikliny, bo nikt jeszcze nic lepszego nie wymyślił. Materiał ten jest bardzo elastyczny i w czasie lądowania przyjmuje na siebie całą energię zderzenia z ziemią, chroniąc w ten sposób załogę. Zaletą wikliny jest także to, że takie kosze wytrzymują bardzo wiele lądowań, czasami bardzo twardych. Radykalnie zmieniła się natomiast cała reszta materiałów. Inne są zarówno te, z jakich wykonuje się powłoki i liny, jak to, czym ogrzewa się zawartość powłoki. To już nie paląca się pod nim słoma, tylko gaz z butli i niesamowite palniki mające moc około 2500 kW!

Balony gazowe latają dłużej

W balonach gazowych siła nośna powstaje wskutek różnicy gęstości powietrza otaczającego balon i gazu wypełniającego powłokę. Wielkość siły nośnej zależy od tego, jakim gazem wypełnimy powłokę (wodór i hel, które mają różną gęstość, a więc i wagę) oraz od objętości powłoki. Im większa powłoka, tym większa siła nośna. Sterowanie takim balonem odbywa się poprzez wyrzucanie balastu (wznoszenie) lub wypuszczanie gazu przez klapę nawigacyjną (opadanie). Lot trwa tak długo, jak długo załoga ma balast. Brak balastu uniemożliwia bezpieczne lądowanie. Lot balonem gazowym może trwać nawet ponad tydzień!

Masz ochotę?

Obecnie w Polsce można już zamówić lot balonem. W internecie ogłaszają się firmy oferujące tego rodzaju usługę. Najtańszy bilet kosztuje kilkaset złotych. Jeśli ktoś chce sobie częściej polatać w ciszy i spokoju, może kupić na początek używany balon na podgrzane powietrze. Tylko kilkadziesiąt tysięcy złotych. W jego koszu zmieści się kilka toreb z kijami golfowymi.