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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Palloncino. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Un aerostato (semplificato e non del tutto preciso - un pallone) è un aereo più leggero dell'aria, che utilizza per il volo la forza di portanza di un gas (o aria riscaldata) racchiuso in un guscio con una densità inferiore alla densità dell'aria circostante (secondo la legge di Archimede). Non si sa esattamente quando e dove sia stata sollevata la prima mongolfiera. Una scoperta sensazionale è stata fatta nel 1973: nell'antico paese degli Incas, nel territorio del Perù moderno, l'immagine di un pallone con una conchiglia a forma di tetraedro con una doppia gondola sospesa dal basso - è stata trovata una navetta su pitture rupestri. Inoltre, sono state mostrate le fasi della preparazione della mongolfiera per il volo, dell'accensione di un incendio, del riempimento del guscio di aria calda e del volo. Sono state indicate anche le dimensioni comparative della conchiglia. Un pallone realizzato secondo questo schema dai nostri contemporanei è stato sollevato in aria, si è rivelato abbastanza praticabile, guadagnando un'altezza di cento metri in un minuto. Nel XIV secolo, il monaco Alberto di Sassonia scrisse che il fumo di un fuoco è molto più leggero dell'aria e, a causa dell'espansione dell'aria sotto l'influenza del fuoco, sale in esso. Nel XVI secolo, lo scienziato inglese Scaligero propose di realizzare una conchiglia dell'oro più sottile e di riempirla di aria calda. Cento anni dopo, apparve il romanzo di Cyrano de Bergerac "Another Light, or the States and Empires of the Moon", in cui, insieme a una serie di interessanti progetti per aerei per il trasporto aereo, viene descritto un dispositivo simile a una mongolfiera . L'eroe del romanzo, con l'aiuto di due gusci ermetici pieni di fumo, vola quasi sulla Luna stessa, dove rilascia fumo e, usando i gusci come un paracadute, scende con calma sulla sua superficie. Nella prima metà del XNUMX ° secolo, secondo la cronaca, l'impiegato di Ryazan Kryakutny fece una grande palla, "la versò con fumo sporco e puzzolente, ne fece un cappio, vi si sedette e lo spirito malvagio la sollevò più in alto di una betulla." Eppure, è consuetudine iniziare a contare dal 5 giugno 1783, quando nella città francese di Annon, i fratelli Etienne e Joseph Montgolfier sollevarono in aria un gomitolo di seta di 600 metri cubi. Il guscio della palla era coperto di carta dall'interno e sul suo foro inferiore era fissato un reticolo di viti, che era installato sui ponteggi. Sotto il palco è stato acceso un fuoco e l'aria calda con il fumo ha sollevato la palla a un'altezza di due chilometri. Ecco perché è nato il nome mongolfiera, in contrasto con il charlier, dal nome del professor Charles, che lanciò un pallone pieno di idrogeno il 27 agosto 1783.
Il primo volo umano ebbe luogo il 21 novembre 1783. Un enorme pallone alto 21 metri con a bordo due temerari si è sollevato dolcemente da terra. Entrambi gli aeronauti tennero diligentemente il fuoco nel canestro. Il volo è durato 45 minuti e si è concluso con una dolce discesa fuori città a una distanza di nove chilometri dal sito di lancio. A proposito, è interessante notare che Joseph Montgolfier è salito solo una volta su una palla del suo progetto, e suo fratello Etienne mai!
Dieci giorni dopo l'ascesa delle prime persone sulla mongolfiera, il professor Charles riempì di idrogeno il guscio del diametro di otto metri e, insieme al suo assistente Robert, entrò nella gondola sospesa sotto la palla. Il volo è durato 2 ore e 5 minuti ed è passato a una quota di circa 400 metri. Dopo l'atterraggio, Charles decise di continuare il volo da solo. Dopo aver fatto atterrare Robert, salì a un'altezza di 2 chilometri e mezz'ora dopo, rilasciando parte dell'idrogeno, fece un atterraggio morbido. Ma... lasciando la gondola, Carlo giurò di "non esporsi mai più ai pericoli di un simile viaggio". Fino all'ultimo giorno della sua vita, Charles ha contestato a Montgolfier la gloria dell'invenzione del pallone: dopotutto, il pallone con aria riscaldata è stato inventato molto prima di Montgolfier. Charles ha inventato una rete di funi che circonda la palla e trasferisce carichi di peso su di essa, ha inventato una valvola, un'ancora d'aria ed è stato il primo a usare la sabbia come zavorra, ha progettato un barometro per misurare l'altezza. Rispetto alla mongolfiera, il Charlier era un design più avanzato. Ma i marinai avevano anche un grosso inconveniente: per riempirli, è necessario disporre di una scorta di gas più leggero dell'aria (idrogeno o elio) nel sito di lancio, in un contenitore ad alta intensità di materiale, e dopo la fine del volo, questo gas deve essere rilasciato nell'atmosfera. Ciò ha aumentato il costo del funzionamento di palloncini pieni di idrogeno o elio. Davanti alle mongolfiere e alle navi da carico c'era una lunga strada fino ai giorni nostri, niente di particolarmente straordinario, segnato da alti e bassi a breve termine fino alla seconda metà del XX secolo. L'emergere di nuovi materiali resistenti al calore per gli involucri, bruciatori efficienti ha dato loro una seconda vita.
Subito dopo la seconda nascita dei palloncini, sono apparsi i disegni combinati, che combinavano i vantaggi di entrambi quelli tradizionali. Il guscio era diviso in due parti. Quello superiore è riempito con elio leggero e non combustibile e quello inferiore è riempito con aria calda. Riscaldandolo durante il volo con propano, etano o cherosene, bruciati in appositi bruciatori, gli aeronauti regolano l'altitudine di volo. Questo tipo di mongolfiera è talvolta chiamato rosiers - in onore di uno dei primi aerostati, Jean-Francois Pilatre de Rozier, morto nel 1785 quando il suo pallone, riempito con una miscela di aria calda e idrogeno, prese fuoco in volo. La scelta del carburante per riscaldare l'aria nel guscio è un fattore determinante nelle prestazioni di volo delle mongolfiere. Del resto, maggiore è il potere calorifico di un chilogrammo di carburante, minore è il carburante necessario per imbarcare un volo, migliori saranno le caratteristiche prestazionali di una mongolfiera: potrà stare in aria più a lungo, volare una distanza maggiore o salire a un'altezza maggiore. I nostri predecessori usarono prima tutto ciò che poteva bruciare per riscaldare l'aria: rami degli alberi, paglia, carbone, ecc. Successivamente passarono al petrolio, ai gas combustibili, al carbone. È stato scelto il carburante che potrebbe riscaldare in modo rapido ed efficiente l'aria nella mongolfiera, essere economico e conveniente. Di conseguenza, abbiamo optato per una miscela di propano e butano in proporzioni uguali. È vero, è un po' peggio del propano puro, poiché ha meno volatilità e i bruciatori devono essere dotati di dispositivi aggiuntivi per aumentare la volatilità. "Nonostante ciò", scrive Y.S. Boyko nel suo libro, "la stragrande maggioranza delle moderne mongolfiere funziona con propano-butano. È diffuso nella vita di tutti i giorni, è economico e la tecnologia per il suo stoccaggio e trasporto è ben sviluppata. È facile da accendere ed estinguere, una piccola quantità di prodotti di combustione solidi e non tossicità. Anche i bruciatori sono cambiati oltre il riconoscimento. Ora si tratta di dispositivi saturi di meccanismi di regolazione e controllo che mantengono automaticamente la temperatura richiesta dell'aria calda nel guscio. Le bombole del gas sono generalmente realizzate in leghe di alluminio. Il propano liquido al loro interno è sotto una pressione di 10-20 atmosfere e sopra il propano liquido c'è il propano gassoso che entra nello stoppino, che brucia dall'inizio del volo alla sua fine. La potenza di combustione dello stoppino è regolata dal regolatore. Lo scopo dello stoppino è quello di accendere il bruciatore principale durante il volo. Dopo aver riscaldato alla temperatura richiesta dell'aria nel guscio, il bruciatore principale viene spento per risparmiare gas. Quando il pilota nota sul variometro l'inizio della discesa della mongolfiera, che è causata dal raffreddamento dell'aria nel guscio, il bruciatore principale viene riacceso, l'aria viene riscaldata e la mongolfiera sale. La potenza del bruciatore delle moderne mongolfiere è di 1,8-4,6 MW. Tuttavia, l'aria nell'involucro può essere riscaldata, non solo bruciando qualsiasi carburante a bordo del pallone. C'è un'altra fonte di calore: il sole. E se il guscio è dipinto di nero, accumulerà energia solare. Secondo questo principio, nel 1973 negli Stati Uniti fu costruita la mongolfiera Solar Firefly, che volava sfruttando esclusivamente l'energia della luce solare. In Francia, sono state sviluppate numerose mongolfiere utilizzando la radiazione infrarossa del sole. Hanno preso il nome MIR. La loro principale differenza è che l'aria nel guscio è riscaldata non solo dalla radiazione atmosferica della gamma infrarossa, ma anche dalla terra. La shell MIR è divisa in due parti. La parte superiore non emette praticamente radiazioni infrarosse grazie allo speciale rivestimento della superficie esterna della calotta, ad esempio mylar alluminizzato, quindi il calore si accumula sotto di essa. La parte inferiore è realizzata in film di polietilene trasparente con foro nella parte inferiore. Quando un tale aerostato vola su un'area della terra in cui il flusso di calore è diretto verso l'alto, il guscio si riscalda e appare una forza di sollevamento aerostatica aggiuntiva. Di giorno il pallone si alza, di notte scende, ma non a terra, ma ad una certa altezza, dove l'irraggiamento della terra è sufficiente per mantenere una temperatura elevata dell'aria nel guscio. Naturalmente, l'altitudine di volo della mongolfiera dipenderà da molti fattori: la latitudine dell'area e le stagioni dell'anno, la limpidezza del cielo e l'ora del giorno, ecc. Nella stratosfera, il sollevamento aerostatico dal caldo del sole e della terra è sempre positivo, cioè il pallone può sorvolare l'intera superficie della terra giorno e notte. L'altitudine di volo giorno e notte permette di cambiare la valvola dell'aria situata nella parte superiore della calotta e comandata da un piccolo motore alimentato da una fonte di alimentazione di bordo. Quando la valvola è aperta, l'aria calda nel guscio viene sostituita dall'aria fredda che entra attraverso il foro inferiore, il cui diametro è maggiore del diametro della valvola. Inoltre, il volume del guscio rimane costante. I voli di più giorni in mongolfiera hanno stimolato lo spirito competitivo degli aeronauti. Molti appassionati di aeronautica sognavano di volare intorno alla Terra. All'inizio, si tentava di sorvolare qualsiasi oceano. L'Atlantico si è rivelato il più adatto, la cui parte settentrionale è costellata da numerose rotte aeree e marittime. Ciò ha reso più facile monitorare il volo e cercare i temerari che si sono avventurati a volare nell'Atlantico. Il 14 settembre 1984, il 58enne americano D. Kittinger, ex pilota collaudatore militare, partì dalla città di Caribou nel Maine e, grazie a un forte vento in poppa, finì al largo delle coste francesi in circa 70 ore . La rotta del suo volo percorse Terranova, poi a sud della Groenlandia e prima che l'Irlanda virasse bruscamente a sud-est. Ciò ha reso alquanto difficile la scelta di un sito di atterraggio, poiché in Europa l'aeronauta si è rivelato molto a sud dei luoghi in cui era previsto l'atterraggio. Volando lungo le propaggini settentrionali dei Pirenei e la costa mediterranea della Francia, sbarcò in una zona boscosa vicino alla città italiana di Savona. L'arrivo è stato difficile, l'aeronauta è stato sbalzato fuori dalla gondola da un'altezza di tre metri, si è rotto una gamba ed è stato subito portato in ospedale. Nel 1998, Steve Fossett ha stabilito il record di volo. È andato su un volo alla vigilia di Capodanno, appendendo l'intera gondola con bombole di propano per riscaldare più a lungo l'aria nel guscio. Tuttavia, in volo, gli sono accaduti problemi: il sistema di riscaldamento del computer della cabina si è guastato e ha iniziato a congelarsi. Ho dovuto scendere negli strati più caldi dell'atmosfera. A un'altitudine di 914 metri, la mongolfiera ha attraversato il confine russo nella regione di Anapa. Dopo qualche tempo, ricevette un segnale di una discesa di emergenza: l'attrezzatura alla fine si guastò e fu costretto ad atterrare vicino alla fattoria Grechanaya Balka nel territorio di Krasnodar. Il detentore del record nel 1998 era un equipaggio internazionale composto dallo svizzero Bertrand Picard, dal belga Bim Verstraeten e dall'inglese Andy Elson. Partendo dall'Europa nei cieli senza troppe storie sulla palla "Bratling Orbiter-2", hanno volato per più di ventimila chilometri. Ma, caduti in condizioni meteorologiche avverse, sono stati costretti a sbarcare in Birmania. L'eccitazione crebbe. Nel 1999, gli equipaggi di diversi paesi hanno iniziato uno dopo l'altro e molto spesso hanno fallito. La lotta principale è scoppiata tra gli europei. Gli inglesi Andy Elson e Colin Prescott, partiti per primi dalla Spagna il 17 febbraio 1999, hanno trascorso più di dodici giorni in aria, battendo il record mondiale di durata e portata del volo, ma sono stati comunque costretti ad atterrare: hanno finito il carburante. Dopo i detentori del record, un altro pallone è precipitato, a partire dal 1 marzo, domenica mattina, dalla città svizzera di Chateau d'Eu con lo stesso obiettivo: fare un volo senza scalo intorno al nostro pianeta. Il suo comandante era il nipote del famoso scienziato e viaggiatore svizzero Auguste Picard - Bertrand. Gli è stato impedito di decollare in tempo, cioè a Capodanno, per due motivi: il maltempo e la mancanza del permesso da parte di Pechino di sorvolare lo spazio aereo cinese. Gli scomparti dell'Orbiter 3 non erano pieni di elio, ma di propano, quindi si è rivelato essere più grande e più pesante del pallone di Elson e Prescott. La sua altezza era di 55 metri e pesava 9 tonnellate. Ma è stato in grado di prendere grandi scorte di carburante e questo, alla fine, ha dato i suoi frutti. "Picard e il suo partner, il pilota britannico Brian Jones, speravano di volare intorno alla Terra in 16 giorni", scrive S. Nikolaev sulla rivista Tekhnika-Youth, "avendo il permesso di sorvolare la parte meridionale della Cina come vantaggio. Tuttavia, la spedizione è stata tutt'altro che semplice "Dovevamo partire con un forte vento di terra, senza aspettare il bel tempo, perché Picard aveva paura di perdere le favorevoli correnti stratosferiche. Subito dopo la partenza sono stati portati in Spagna. Tuttavia, sono riusciti a raddrizzare leggermente la direzione del volo, superare la Mauritania in una corrente d'aria favorevole, che li ha inviati verso l'India, la Cina e attraverso l'Oceano Pacifico fino alla California ... Più volte la palla si è bloccata e ha iniziato a perdere rapidamente altezza. C'erano anche malfunzionamenti nei sistemi di alimentazione dell'ossigeno e di controllo della palla ... Solo quando il pallone "Orbiter-3" il diciottesimo giorno ha superato il continente americano ed è finito sopra l'Atlantico, i palloncini iniziarono a sperare seriamente in un esito positivo della loro spedizione. La speranza ha dato loro la forza, che a quel punto si stava già esaurendo. Gli aeronauti hanno riferito al posto di blocco che uno dei loro riscaldatori era fuori servizio e la temperatura a bordo non superava gli otto gradi Celsius. Entrambi hanno un forte raffreddore. Bertrand Piccard, psichiatra di professione, fu persino costretto a ricorrere all'ipnosi per recuperare le forze.
Il 21 marzo, verso le dieci del mattino, aeronauti incredibilmente stanchi, dopo aver percorso più di quarantamila chilometri, poterono lasciare la loro angusta cabina. "L'aquila è atterrata", hanno comunicato via radio alla Svizzera, atterrando vicino al villaggio di Mut, che si trova a 800 chilometri a sud-ovest del Cairo. Quindi il record è stabilito. Cosa dovrebbero sognare gli aeronauti moderni adesso? Di sorvolare entrambi i poli? Oppure organizza gare in mongolfiera in tutto il mondo: chi viaggerà più velocemente per il mondo? Probabilmente ha più senso andare dall'altra parte. Gli specialisti della NASA hanno costruito un gigantesco pallone a forma di zucca per la ricerca astronomica. Il suo diametro è di circa 128 metri e la sua altezza è di 78. Uno dei tentativi della primavera del 2001 si è concluso con un fallimento. La palla affondò a causa di una perdita, salendo a un'altezza di 20 chilometri. Si presume che un tale gigante galleggerà a un'altitudine di 35 chilometri con 1350 chilogrammi di equipaggiamento scientifico e rimarrà nell'aria per un massimo di cento giorni. E durante questo periodo, in presenza di venti favorevoli, volerà cinque volte intorno al nostro pianeta. In questo caso, tutti i controlli verranno effettuati via radio e utilizzando l'autopilota. È previsto l'utilizzo di pannelli solari per alimentare gli impianti di bordo. Il lancio di un pallone costerà almeno tre volte meno del lancio di un satellite e l'equipaggiamento a paracadute può essere utilizzato più volte. Un altro progetto originale è stato proposto dagli studenti di design americani Eric Reuter e David Goodwin: un dirigibile di 180 metri galleggerebbe nel cielo come un clipper ship. La parte inferiore della sua struttura verticale fungerà da chiglia stabilizzatrice, mentre i pontoni pieni di elio - quello centrale e due laterali - fungeranno da vele. Il pallone gigante può essere utilizzato come base scientifica o come aereo turistico. Autore: Musskiy SA
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