气球传奇

2018-03-02 18:07方陵生
大自然探索 2017年12期
关键词:氢气球热气球载人

方陵生

2017年9月20日,我国吉林省临江市一位男子在乘坐简易氢气球采摘松子时,气球突然失控并飘向空中,至9月30日仍未找到。此事故经媒体披露后,引起网友热议。事实上,虽然气球事故在全球并不鲜见,但气球史上也有不少传奇。现在,我们就来讲一讲气球故事。

2017年9月20日,我国吉林省临江市一位男子在乘坐简易氢气球采摘松子時,气球突然失控,飘向空中,至9月30日仍未找到。家人预计这只气球可能已经飞出吉林。在氢气球飞走时,上面基本没有生活物资,只有两瓶花生露。专业人士认为,这种情况下气球会顺着风走,不断往上升。最大可能是,气球最终破裂,失事可能性较大。

专业人士说,采松子用的氢气球上面有一个拉手,可以随时放气,以调节高度。失踪男子的家属说:“氢气球的确有放气的功能,但我们寻思可能他急眼了,一下把拉手给拉坏了,这样就导致没办法放气。”该男子的妹妹对记者说:“我哥今年59岁了。那天我们一起用氢气球摘松子。我哥正在氢气球上调试,我在地面没有拽住绳子,氢气球瞬间就飞走了。这个氢气球是老板买的。”

此事故经媒体披露后,引起网友热议。事实上,气球事故在全球并不鲜见。不过,气球史上也有诸多传奇。包括热气球在内的气球史跨越了多个世纪,气球的发展见证了许多震撼人心的第一次,包括第一次载人飞行、第一次飞越英吉利海峡、第一次在北美洲上空飞行,以及第一次飞行器灾难等。

气球是一个球体状物体,内里充满比空气轻或密度比空气低的气体(如氦或氢),能够在空中飞行。氢、氦气球的底部是密封的,以确保气体不会逸出。起初上天的气球会被一根绳子系上,以防止它在空中飘走。

无人驾驶气球

无人驾驶热气球在中国历史上很早就出现了,三国时期(公元220~280年)蜀汉朝的诸葛亮(字孔明)发明的军用信号灯,是一种可飞在空中的灯笼。这种灯笼以他的名字命名为孔明灯。

虽然研究考察证明,利用古代的一些材料可以建造载人热气球,但没有直接文献或考古证据证明,在有记载的气球发展史上重大事件之前,有过任何载人或无人热气球的飞行事件。不过,有间接证据表明,中国早在18世纪西方世界出现热气球的几百年前,就已经解决了空中导航的问题。历史上,蒙古军队入侵波兰的时候,蒙古人的军队把从宋朝学得的孔明灯技术用于莱格尼察战役(莱格尼察为波兰西南部城市),这是气球首次出现在西方世界。

第一次有记载的气球飞行出现在欧洲。1709年8月8日,来自巴西的葡萄牙人牧师克斯马发明了用纸做成的直径约4米的小型热气球,在约翰五世国王面前和葡萄牙王宫前升空。当时的葡萄牙媒体称,这是“最早有记载的模型气球飞行”。

第一个氢气球

1662年,生于爱尔兰的英国化学家波意耳的波意耳定律(一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比)以及1766年英国人卡文迪许关于氢的研究成果发表之后,苏格兰人布莱克提出,用氢气填充的气球可升上天空。法国人查理对气体体积膨胀的研究,导致产生了以他命名的查理定律。他在研究了卡文迪许、布莱克和意大利人卡瓦洛的研究成果之后,也认为氢气可帮助气球升空。

法国一对叫做罗伯特的兄弟,根据查理设计的气球,动手建造了一个重量轻、气密性良好的气囊。他们将橡胶放在松脂溶液里溶解,用缝合好的丝绸布作为气囊的主体,然后在红白条纹相间的丝绸布上涂上黄色的橡胶溶液“漆”。

1783年8月23日,查理和罗伯特兄弟在巴黎胜利广场为世界上第一个氢气球充气。这个气球是一个容积为35立方米、涂了橡胶溶液的丝绸布做成的球体,提升重量只有大约9千克。气球膨胀进展的公告,吸引着越来越多的公众前来观看。

26日,气球在夜色中被移送到4千米外的战神广场(如今埃菲尔铁塔所在地)。1783年8月27日,气球正式升空。美国著名科学家和政治家富兰克林当时也在观看的人群中。气球向北飞了45分钟。骑手骑在马背上在地面上跟踪天上的气球。最后,气球降落在21千米外的戈内斯村。被天降“怪物”吓坏了的当地村民一拥而上,用长柄草耙和刀斧将气球彻底摧毁。

首个载运生物气球

1783年9月19日,法国蒙戈尔费兄弟的高空气球载着一篮筐生物飞上了天空。这些生物包括一只名叫“爬上天空”的羊,还有一只鸭子和一只公鸡。当时人们认为,羊的生理学构造与人体极为相似。鸭子升空后预计也不会有很大影响(人们相信,对它产生影响的可能是飞行器本身,而不是海拔高度)。而公鸡被选中作为试验动物,是因为它可能不适应在海拔高度较高的高空飞行。

这次气球飞行是在聚集于凡尔赛宫前的人群前进行的,法国国王路易十六和路易十六的王后安托瓦内特也到场观看了这场运载生物的飞行展示。飞行持续了大约8分钟,飞行距离为3千米,抵达的海拔高度约为460米。气球在结束飞行后安全着陆。

第一次载人飞行

第一个有明确记载的载有人类乘客、以热空气产生浮力的气球,是由法国的蒙戈尔费兄弟建造的。这对兄弟出身于造纸厂商家庭。他们在注意到纸在燃烧后产生的灰烬向空中升起这一现象后,受到启发开始了载人飞天的多次尝试。1783年6月4日,蒙戈尔费兄弟第一次公开展示了他们的发明,之后又进行了无人驾驶气球和运载动物的气球实验。1783年10月19日,他们在法国巴黎进行了最早的载人系留气球飞行。

第一个不受羁绊(非系留)的载人气球于1783年11月21日升空。法国国王路易十六原先下令以死刑犯做试验品驾驶气球上天,但两位有影响的人士请求担当这只气球的驾驶者,并成功获得了人类第一次飞上天的机会。这一次,气球直径增大到15米。悬挂在气球下方的一个铁篮子里的炉火,可由气球操纵员控制并添加燃料。在25分钟的时间里,两人乘坐此气球在天上飞行了超过8千米。飞行结束时,气球上仍有足够的燃料再飞8千米,但烟火燃烧的余烬对气球有一定的威胁,因此在飞越地面上开阔地带时,两人决定着陆。endprint

由于在热气球发展过程中蒙戈尔费兄弟的开创性工作得到广泛认可,之后这种类型的气球就以他们的姓氏命名。

首次载人氢气球飞行

仅在首次载人飞行几天后,1783年12月1日13时45分,查理教授和罗伯特兄弟在聚集于巴黎杜勒丽花园的激动的人群中,升起了一个新的载人氢气球。法国的几位重要人物牵着气球绳索,走向預定升空地点。查理和一个叫尼克拉斯的人,分别担任这只380立方米氢气球的正驾驶和副驾驶员。气球外层装有一个氢气释放阀,下面悬挂着一个篮筐,用砂压载来控制气球高度。他们控制着气球升上约550米的高空,飞行时间长达2小时5分钟,于日落时降落,全程36千米。一位公爵带领着马背上的骑手紧跟在气球后面,在查理和尼克拉斯降落地面时帮忙按住巨大的氢气球。

接下来,查理决定再次升空,但这次他要独自一人上去,因为气球已经失去了一部分氢。这一次,他迅速上升到约3000米的海拔高度。在这个高度,他可以看到已经下山的太阳,并开始感到耳朵疼痛。他用释放阀慢慢地将氢气放掉,飞到约3千米外的地方缓缓下降。与罗伯特兄弟不同的是,查理之后再也没有乘气球上天。后来为纪念他,以氢气为升力的气球都以他的名字命名。

在这个气球上,查理和尼克拉斯携带了一支气压计和一支温度计,用来测量空气压力和温度,因此这不仅是第一次载人氢气球飞行,也是人类首次在地球表面上空进行的气象测量。据报道,当时约有40万人见证了这次气球飞行事件,有数百人每人支付一克朗资助这次气球飞行,并以此获得在圈定范围内近距离观看这次气球起飞“近镜头”的机会。在这个“特殊圈地”里的人群中,有美国的外交代表富兰克林等人。应查理的请求,还升起了一个绿色小气球,测评风速和天气条件。

更多里程碑式的发展

下一个巨大的挑战是飞越英吉利海峡,这是由法国气球驾驶员布朗夏于1785年1月7日完成的壮举。气球飞行史上的第一次空难发生在1785年5月。当时,一个坠毁的气球引起一场大火,烧毁了约100间房屋,给爱尔兰共和国奥法利郡的塔拉莫尔镇带来了严重破坏,这个小镇也因成为世界上第一个航空灾难发生地而为世人所知。

1793年1月10日,美国人布兰查德继续在美国尝试首次载人气球飞行。装满氢气的气球从美国宾夕法尼亚州费城的一个监狱院子里起飞,飞行高度达到1770米。气球最终降落在美国新泽西州格洛斯特县。气球起飞时,时任美国总统华盛顿也在观看人群中。

从18世纪90年代直到20世纪60年代,气球飞行的发展一直没有停止过,气球驾驶员努力寻求着一种能更好控制气球方向的手段。第一个可操纵的气球是1852年由法国人吉法尔驾驶的以蒸汽机驱动的气球,但速度太慢,效果不显。19世纪末,开始出现以内燃机为动力的可操纵气球,尤其是一种软式小型飞艇具有特别的实用价值。1872年,德国人亨来恩首次驾驶内燃发动机驱动的系留气球飞上了天。而第一个以内燃机为动力的非系留气球,由巴西人杜蒙特于1898年驾驶升空。

1836年,英国的“皇家沃克斯豪尔”气球被用作沃克斯豪尔游乐园的娱乐气球。这家位于泰晤士河南岸肯宁顿的游乐园,可从伦敦乘船直接进入,直达19世纪10年代建成的沃克斯豪尔桥。这只气球曾由3位驾驶员在天空飞行18小时后,安全降落在德国拿索的威尔堡,创造了最长飞行时间的纪录。直到1907年,这个纪录才被打破。

2002年7月3日,澳大利亚人福塞特成为乘坐热气球(包括其他任何飞行器)不停息绕地球一周的第一人。他2002年6月19日从澳大利亚西部的诺瑟姆乘坐“自由精神号”气球升空,于2002年7月3日返回澳大利亚,随后在昆士兰登陆。这只单人气球持续飞行时间为13天零8小时33分,全程3.312万千米。福塞特此行在气球发展史上创造了多个纪录:速度最快——每小时320千米,打破了他自己之前创造的每小时270千米的纪录;绕世界一周的时间最短;单人热气球飞行距离最长;24小时内飞行距离最长——7月1日这一天,气球的飞行距离为5128.66千米。

军事气球

在欧洲,气球最早用于军事上是在法国革命战争期间。在1794年弗勒吕斯战役中,法国军队使用系留氢气球观察奥地利军队的调动情况。

1811年,一个叫做莱皮切的德国人对法国皇帝拿破仑(拿破仑一世)说,他可以建造一种氢气球让法国从空中发动攻击。但拿破仑下令将他从法国境内驱逐出去。1812年,俄罗斯间谍把莱皮切带到莫斯科附近的一个“造船厂”里。他与这里的其他50名德国技师一起,开始建造“空中较量”气球。在最后的测试中,他们发现气球虽然能飞行,但在顶风时无法移动。莱皮切做了最后努力,但没有成功。后来他回德国继续研究气球,直到1817年。

俄罗斯文学巨擘托尔斯泰的小说《战争与和平》中有关于气球的描述。甚至在俄罗斯皇帝亚历山大一世给一位公爵的一封信中,也提到了关于气球的事情。在1870普法战争期间巴黎被围时,法国皇帝拿破仑三世曾雇佣一个空中气球军团,用于战场上的空中侦察。

美国内战期间也使用了热气球。当时南方联邦军队的气球兵团用柔软丝绸做成气球用于空中侦查。在“一战”和“二战”期间,为阻止德国空军的攻击,英国伦敦市上空布置了大量防空气球,试图以此阻滞德军空袭。由于德军轰炸机飞得太高,这些气球并未能阻止德军的闪电战对伦敦造成的严重破坏。但不管效果如何,这些防空气球都不失为一种廉价的防空举措。布置在空中的气球,使德军轰炸机不能准确观察和命中目标,同时摧毁了德国发射的231枚V-1飞弹。

在20世纪早期和20世纪中期,氢气球还被广泛应用于高层大气研究。在航天飞行(太空飞行)遮蔽气球的光芒之前,气球不断创造着升上天空的新高度。在官方机构失去对载人气球的兴趣之后,民间气球热依然不减,继续刷新气球飞天的高度纪录。特别是长距离气球飞行,树立了一个又一个气球飞行史上“第一”的里程碑,如第一次穿越大西洋的“双鹰2号”和第一个环游世界的“百年灵卫星3号”。虽然载人高空飞行热气球仍在努力提升高度,但更有可能是冒险家们的探险行为,而不再是研究者的研究目标。endprint

现代热气球有了比蒙戈尔费兄弟装在篮筐里的燃煤更先进的机载热源,这种先进热源系统是20世纪50年代美国气球学家、现代热气球之父约斯特首创的,并于1960年10月22日率先用于他的第一次成功气球飞行实验中。英国也于1967年建造了第一个现代热气球。今天的热气球主要用于娱乐行业,在美国约有7500只热气球。

气球飞行主要事故

1975年11月 两人驾驶的气球“新奋力号”在澳大利亚新南威尔士沃加沃加附近遭遇旋风,气球被狂风撕裂坠毁,两名驾驶员遇难。

1989年8月13日 澳大利亚北部地区爱丽斯泉附近两个热气球发生相撞事故,其中一个气球坠毁,13人丧生。

1995年9月12日 参加法国班尼特杯气球赛的3个气球进入白俄罗斯领空。尽管比赛组织者已在5月通知了白俄罗斯政府这场将举办的比赛,并交由飞行计划部门备案,但白俄罗斯空军的一架攻击机还是击落了其中一个气球,造成两名美国公民丧生。另被迫降落,第三个气球在下降两小时后安全着陆。这两只气球的驾驶员因未经签证进入白俄罗斯领空而被罚款,然后获释。

2007年8月11日 一个热气球在加拿大不列颠哥伦比亚省坠毁燃烧。一根燃料线从丙烷罐上脱落导致的这场事故,造成两名乘员丧生。加拿大运输安全局随后裁定,燃料箱应安装自动关闭阀。

2011年1月1日 一个热气球在英国萨塞特郡的韦斯特菲尔德坠毁,气球上两名驾驶员均丧生。

2012年1月7日 一个在新西兰卡特顿镇起飞的观景热气球,不慎触上电力线,起火后坠毁在镇子北边,气球上11人全部遇难。

2012年8月23日 一个热气球在南斯拉夫的斯洛文尼亚因雷暴天气坠毁,造成气球上6人丧生,26人受伤。

2013年2月26日 埃及卢克索附近发生历史上最严重的一起气球事故,一个热气球爆炸并坠毁,造成气球上21名乘客中19人死亡。

2016年7月30日 一个载有16人的热气球在美国得克萨斯州的洛克哈特附近突然起火并墜毁,无人幸存。

外星气球

1984年,苏联的两艘金星探测器在金星大气层中释放两只气球,进行科学实验。它们在两天时间里向地球传输了信号(图为金星气球模型)。endprint

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