Аэростат, часто называемый воздушным шаром, представляет собой летательный аппарат, принцип действия которого основан на законе Архимеда. Его огромная оболочка, изготовленная из газонепроницаемого материала (например, прорезиненной ткани или пластика), наполняется веществом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха. В качестве наполнителя может использоваться подогретый воздух или лёгкие газы — водород или гелий. Благодаря возникающей подъёмной силе аэростат способен подниматься в небо, увлекая за собой гондолу с пассажирами или оборудованием.
История и эволюция воздушных шаров
История управляемого человеком полёта началась в 1783 году, когда французские изобретатели, братья Жозеф и Этьен Монгольфье, создали и успешно запустили первый тепловой аэростат. Уже осенью того же года в Париже состоялся первый полёт людей на таком аппарате, получившем название «монгольфьер». Изначально полёты были недолгими и носили развлекательный характер, так как шар опускался, когда воздух в его оболочке остывал. Современные монгольфьеры оснащены газовыми горелками для постоянного подогрева воздуха, что позволило использовать их в спортивных и научно-исследовательских целях.
Научное применение и стратостаты
Поскольку подъёмная сила монгольфьеров ограничена, для серьёзных задач чаще применяются аэростаты, наполненные водородом или гелием. Одним из пионеров научного использования таких аппаратов был великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев. В 1887 году он поднялся на воздушном шаре, чтобы провести уникальные наблюдения за солнечным затмением. В 1930-х годах были созданы специальные высотные аэростаты — стратостаты, предназначенные для изучения верхних слоёв атмосферы. Их герметичные гондолы позволяли экипажу находиться на высотах свыше 20 километров, где условия близки к космическим.
Современное использование аэростатов
Сегодня воздушные шары не утратили своей актуальности. Они активно применяются в метеорологии для подъёма автоматических зондов и станций, собирающих данные о состоянии атмосферы. Гелиевые аэростаты также популярны в спорте, например, для совершения рекордных перелётов на большие расстояния. Ярким примером такого достижения стал успешный трансатлантический перелёт на воздушном шаре, осуществлённый в 1978 году.
От аэростата к дирижаблю
Свободно летящий аэростат полностью зависит от направления ветра. Чтобы преодолеть этот недостаток, инженеры разработали два решения. Первое — создание привязных аэростатов, которые удерживаются на тросе и используются, например, для постоянного зондирования атмосферы. Второе, более радикальное — оснащение аэростата двигательной установкой и системами управления. Такой управляемый аппарат называется дирижаблем (от французского «управляемый»). Первые попытки управления шаром с помощью вёсел или парусов относятся ещё к XVIII веку, но реальный прогресс стал возможен только с появлением в конце XIX века достаточно лёгких и мощных механических двигателей.
Расцвет и возрождение дирижаблей
По конструкции оболочки дирижабли делятся на мягкие, жёсткие (с каркасом) и полужёсткие. В первой половине XX века в разных странах строились гигантские дирижабли-лайнеры, способные перевозить сотни пассажиров и десятки тонн груза на огромные расстояния без посадки. Однако после ряда громких катастроф и бурного развития авиации, где самолёты оказались быстрее и менее зависимыми от погоды, интерес к дирижаблям угас.
В наши дни наблюдается ренессанс дирижаблестроения. Экономичность, экологичность и огромная грузоподъёмность этих аппаратов вновь привлекают внимание инженеров. Например, в 1983 году в СССР прошли испытания дирижабля «Урал-3», который мог использоваться как летающий кран для транспортировки грузов. Современные проекты предполагают создание дирижаблей грузоподъёмностью в десятки тонн. Более того, сфера их применения вышла за пределы Земли: в 1985 году советские автоматические станции «Вега-1» и «Вега-2» доставили и успешно запустили аэростатные зонды в плотную атмосферу Венеры для проведения научных исследований.