气球发展史一波三折充满悲壮 人类终实现飞天梦想

自然科学 2019-02-08188未知admin

  编者按:大型科普系列片《世博会的科学传奇》近日已开始后期剪辑。这部预定20集、每集30分钟的大型纪录片将于2010年上海世博会开幕前夕在中央电视台播出。该片以历届世博会为线索,讲述近代科技发展史知识和故事。

  世界10大繁忙机场的排名次序虽然不断变化,但旅客吞吐量却全都扶摇直上,2008年已经突破6亿5000万人次。我们这颗行星的大气层中,每天有300万人在“展翅飞翔”,航空已经成为最快捷、舒适、安全的交通方式。作为四肢动物出身的人类,如今能高高凌驾于鸟类之上,频频穿梭于云霄之间,这是科学技术的奇迹和现代文明的礼赞。

  人类大约在直立行走后便有了飞天的梦想。中国古老的风筝无疑是最早的飞行器。1783年6月4日,法国造纸商蒙特高菲尔兄弟在烟熏火燎中放飞了历史上第一只热气球,此后又将小羊、公鸡、鸭子装进吊篮升到空中。法国皇帝路易十六独出心裁,打算把两名待决的犯人送上热气球,科学家奇埃认为热气球不是刑具,人类第一次航空的荣耀更不应属于罪犯。靠着公爵夫人波拉斯特龙的支持,1783年11月21日,奇埃和青年军官科特迪瓦乘坐着高23米、直径14米的巨大热气球,在900米的巴黎上空飞行25分钟,成为万古蓝天的第一次来客。10天之后,科学家查理和罗伯特首次乘坐丝绸和橡胶涂层制成氢气球飞行2小时5分钟,占巴黎总人口一半的40万观众见证了这次壮举。由于热空气密度低,氢气比重小,所以两种气球都是“轻于空气的飞行器”,依照阿基米德浮力定律上升。查理还发现了著名的查理定理 当压力不变时,理想气体的体积和温度成正比。1785年6月15日,奇埃和罗曼乘坐氢气和热空气并用的气球跨越英吉利海峡,不幸在空中失火坠毁,成为航空史上第一例殉难者,人类的“登天之路”从起步就交织着浪漫与悲壮。

  1783年12月31日查理和罗伯特首次乘坐氢气球在巴黎上空飞行

  早期的历届世博会上,气球几乎总是营造氛围和招揽游客的常规选项。1867年巴黎世博会期间,著名摄影师纳达尔带着参观者乘坐气球游览各展区并一路进行航拍。中国外交官黎庶昌曾于1878年巴黎世博会后登上氢气球,并在《西洋杂记》中写道“球下悬大圆木筐,为站立处。可容50人”,“球皮用布缝成,涂以印度胶、松香、白油”,“若无绳可生至四五千买特尔,再上则人不能呼吸矣。”这是中国人对气球的最早描述。

  1876年费城世博会上,专程从瑞典赶来开阔眼界的22岁青年安德鲁找了份瑞典馆看门人的差事,并有幸结交了渴慕已久的美国气球专家怀斯,接受了气球制作和飞行的启蒙教育。回国后,安德鲁很快成为瑞典气球航行的开拓者。1897年7月11日,在科学考察和为国争光的激情驱动下,安德鲁带领工程师富兰克尔和摄影师斯汀德伯格乘坐鹰号气球升空,计划飞越北极后在加拿大或俄国着陆。盛大的送行场面令人难忘,国王奥斯卡二世和“大王”诺贝尔都以个人名义捐献巨款赞助这次历史性远航。安德鲁过分乐观于极昼的光明和“无植被障碍”的坦途而低估了未知的凶险。飞行仅仅41小时后,气球便因氢气泄露而降落在北极冰原,三位壮士的信鸽和漂瓶再也没有带回消息。直到1930年,一艘挪威海豹捕猎船发现了安德鲁和两位同伴的遗骸,斯汀德伯格临终前留下的200多张珍贵照片也大白于天下。1930年10月15日,瑞典全国下半旗志哀,斯德哥尔摩广场举行了最庄严宏大的国葬仪式,迎接33年前出征的儿子“魂归故里”。鹰号气球的全部遗物由瑞典博物馆北极探险中心收藏。

  1933-1934年芝加哥世博会专门定制了17,000立方米的世界最大气球百年进步号。特邀1931年首次进入同温层的德国工程师奥古斯塔?皮卡德来美国表演。奥古斯塔?皮卡德却推荐他的孪生兄弟、美国化学家让?皮卡德主持飞行。1933年11月20日,尚未取得美国航空执照的让?皮卡德请来海军航空员赛特尔和伏特尼登上气球,一举飞临18,665米高空,打破了苏联人普罗科菲耶夫当年创造的世界纪录。1934年6月6日,让?皮卡德的妻子珍妮特在汽车大王福特的支持下拿到了飞行执照。10月23日,夫妻二人结伴同行,乘坐百年进步号飞抵17,672米的高空。珍妮特成为人类历史上第一个进入同温层的女性并做了NASA的发言人。 这次“伉俪双飞”考察了宇宙线、偏振光和大气臭氧层。皮卡德兄弟是气球压力密封舱的发明者。当飞行高度超过海拔3700米将进入生理困难区,稀薄的空气不但含氧少、压强小而影响呼吸造成缺氧,并使血液中溶解的氮气“冒泡”引起血管栓塞。如果超过19,000米,体内的水就会沸腾了。1875年4月15日,法国科学家提森迪尔乘坐热气球飞抵8600米高空,导致同伴斯皮内利和西维尔缺氧死亡,提森迪尔永久性耳聋。1927年5月4日,美国航空家格雷乘坐气球创造了13,222米的世界纪录,但因跳伞逃生而未能获得承认,11月4日格雷再次达到这一纪录,却因氧气供应故障而未能生还。从此吊篮式高空气球不再使用。皮卡德夫妇的压力密封仓不但让飞行员处于和地面气压相近的“小环境”中,还首次将化学反应供氧系统改为液态氧系统,设计了除霜玻璃窗,并且在升空时用遥控炸断多根牵引绳索确保平稳飞行。1933年芝加哥世博会为近代航空史写下了浓墨重彩的一页。

  乘坐气球很难产生“御风而行”的快感,因为气球和空气是相对静止的,只能靠拉动绳索做有限的控制。将正圆的气球变为流线型并加上动力和操作系统,便摆脱了在空气海洋中随波逐流的命运而能够自主驾驶了。1851年伦敦世博会期间,澳大利亚人博兰德设计了一艘大型蒸汽机飞艇,虽然在水晶宫展出了模型,但此后并无下文。1852年9月24日,法国人吉法德制造的44米飞艇使用3马力蒸汽机,在巴黎上空飞行27公里,宣告了飞艇正式诞生。1900年巴黎举办世博会,石油大亨莫尔特设立了10万法郎的飞艇赛大奖,条件是从圣克劳德公园起飞,环绕埃菲尔铁塔一周后返回原地,时间不得超过30分钟。巴西飞行家杜蒙特1901年10月19日驾驶着内燃机驱动的6号飞艇完成了全部规定动作,虽由于机械故障迟到40秒,最终仍赢得这项大奖,并在欧洲掀起了空前的飞艇热。

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