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气球

最早把人带到空中的并不是飞机,而是气球。气球是一种无推进装置、轻于空气的航空器,它之所以能升空,是由于气囊中充有密度比空气小的浮升气体。

热气球一一中国早在五代时期(公元9世纪)就曾用竹篾扎成方架,糊上纸做成灯笼,点燃下面托盘上的松脂,夜晚升空作为军事信号。这种松脂灯(又名“孔明灯”)就是原始的热气球。

1782年,法国造纸商约瑟夫•蒙格菲尔在造纸厂焚烧碎纸时看到纸屑在火上飞舞引起联想:把热空气装在大袋里也能飞上天吗?他在屋里点了一小堆火,用丝绸口袋收集热 空气,口袋鼓起之后飞上了天花板。约瑟夫立即与当工程师的弟弟艾蒂安•蒙格菲尔合作,又进行了一系列更大规模的试验并取得成功。1783年6月4日,蒙格菲尔兄弟在昂诺内进行首次公开表演。他们用亚麻布作了一个直径达30.5米的大气囊,以纸作衬里,在下面点上火,使气囊充满热气。这是世界上最早的热气球。表演时,热气球升到了1800多米的高度,飘行距离超过了1600米。9月19日,蒙格菲尔兄弟又在凡尔赛为国王路易十六作了气球载动物飞行的表演。高达22.8米的彩饰气球下面吊了一个笼子,笼子里载有一只绵羊、一只公鸡和一只鸭子,气球升空到500米的高度,降落在约2500米远的地方,动物安然无恙,只是公鸡被绵羊踢伤了。蒙格菲尔兄弟因此而受到国王的奖赏,从此法国把热气球叫做“蒙格菲尔气球”。

1783年10月15日,蒙格菲尔气球完成了首次载人飞行的历史性创举。当时法王路易十六想让几名死刑犯充当首批试飞者,但历史学家弗朗索瓦•皮拉特尔•罗齐尔认为不能把第一位飞行者的荣誉给予一个罪犯。经过力争,罗齐尔登上了气球吊篮,升到了25米高的空中。罗齐尔成为世界上第一个飞上天空的人。11月21日,罗齐尔又与达尔朗德侯爵进行了一次自由飞行。这次热气球升到900米的高度,并飘飞过巴黎,安全降落在9公里外的地方。

氢气球——蒙格菲尔兄弟在1783年6月首次表演热气球飞行之后,曾向巴黎科学院报告他们的成就。科学院决定赞助气球研究,但却没有把钱给蒙格菲尔兄弟,而是给了年轻的物理学家J•A•C•查理教授。在此前的1766年,英国化学家卡文迪什最先发现氢气是空中最轻的一种气体。苏格兰学者布莱克指出,人类可能利用氮气飞行。查理还得知,法国工程师安尼一让•罗伯特兄弟已研究出在丝绸上涂橡胶的方法,这是当时最好的不透气材料,在罗伯兄弟的帮助下,查理造出了世界上第一个氢气球。在1783年8月27日的首次试验中,直径4米的氢气球迅速飞向天空,直入云层,但很快就爆炸了,落在24公里以外的村庄。村民惊骇不已,纷纷用禾叉攻击这个从天而降的怪物。在观看氢气球试验的观众中,有一位就是后来的美国科学家、外交家本杰明•富兰克林。当时曾有人质问:“气球有什么用呢?富兰克林反问了一句至今仍很著名的话:“一个刚出生的孩子又有什么用呢?”

查理研究了失败的原因,发现是气球升到高空时空气压力降低,气囊内氢气剧烈膨胀而引起爆炸。于是他在气囊上安装了排气用的通气管,还为气球配装了砂袋和气阀,以控制飞行状态。1783年12月7日,查理和马里一诺埃尔•罗伯特乘坐改进后的氢气球完成了氢气球的首次载人飞行。此次飞行时间达2小时,距离达44公里。此后,人们把氢气球称作“查理气球”。

气球发明后,很快被用于军事,主要是通信联络和侦察。由于氢气球的升高性能好、滞空时间长,所以应用的比较广泛。在1870年的普一法战争中巴黎被围,法国人曾用气球将人和信件送出包围圈。氢气球有易燃易爆的缺点,20世纪20年代又出现了氦气球。

在现代,热气球主要用于航空体育运动和游览观光,氢气球和氦气球则多用于高空科学探测与实验。

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