200002_balon_ktory_oblecial_swi.pdf

BALONY

ERY KOSMICZNEJ

Balon,

ktry

oblecia¸

æwiat

o jeszcze moýe osign cz¸owiek, skoro noga jego

stan«¸a juý na Ksi«ýycu? W schy¸kowych, niezbyt

chwalebnych latach XX wieku w lotnictwie zosta¸y

do postawienia juý tylko kamienie milowe zwiza-

ne z najstarszym pomys¸em cz¸owieka na latanie: skromnym

balonem. Po tym jak aeronautom uda¸o si« dokona rzeczy po-

zornie niemoýliwych Ð pokona Atlantyk w 1978 roku i Pacy-

fik w trzy lata pniej Ð pozosta¸o juý tylko: przelecie bez

ldowania wok¸ globu.

Okrýenie Ziemi balonem nie by¸o przedmiotem wsp¸za-

wodnictwa wielkich mocarstw. (Czy moýna sobie wyobrazi

prezydenta uroczyæcie deklarujcego: ãZdecydowaliæmy si« ob-

lecie æwiat niesieni wiatrem, nie dlatego ýe jest to ¸atwe, ale dla-

tego ýe jest trudne!Ó) Przez ostatnie 20 lat po z¸oty laur zwyci«z-

cy prbowa¸a wi«c si«gn tylko garstka milionerw-sportowcw

i poszukiwaczy przygd Ð nie dla chwa¸y swych krajw, ale dla

samych siebie. Triumf odnieæli wreszcie w marcu 1999 roku

dwaj nieustraszeni baloniarze: Bertrand Piccard i Brian Jones,

ktrzy oblecieli kul« ziemsk w balonie Breitling Orbiter 3.

Balon zdolny okrýy nasz glob nie jest oczywiæcie tak wy-

rafinowany technicznie jak ldownik ksi«ýycowy lub szero-

kokad¸ubowy samolot pasaýerski, ale ze wzgl«du na zastoso-

wane rozwizania o niebo przewyýsza te pi«kne, t«czowe

nylonowe gruszki z zawieszonymi pod nimi wiklinowymi

koszami, ktre oglda si« na wielu publicznych imprezach. Ty-

powy balon sportowy na ogrzane powietrze ma oko¸o 18 m

wysokoæci, pojemnoæ 2550 m 3 i wyposaýony jest w palnik

zasilany propanem. Paliwo zabierane na pok¸ad wystarcza

na mniej wi«cej dwie godziny spokojnego lotu z kierunkiem

i pr«dkoæci wiatru. Wi«ksi kuzyni takiego balonu, ktrych

przeznaczeniem jest wykonywanie d¸ugotrwa¸ych lotw, mo-

g przebywa w powietrzu znacznie d¸uýej, ale kaýdej nocy

cz«æ zgromadzonego wewntrz pow¸oki ciep¸a wypromie-

niowuje w przestrzeÄ. Zmusza to aeronaut«, jeæli nie chce

znale si« w oceanie lub zderzy ze szczytami grskimi, do

zmniejszania o 10-20% ca¸kowitej masy balonu przez zrzu-

canie balastu i paliwa. Przek¸ada si« to na naturalne ograni-

czenie d¸ugotrwa¸oæci lotu balonu: od czterech do oæmiu dni.

To zdecydowanie za ma¸o na podrý dooko¸a æwiata (co naj-

mniej 38 600 km), ktra moýe trwa nawet trzy tygodnie.

Aby zaprojektowa statek, ktry przeby¸by tak drog«, in-

ýynierowie si«gn«li do wczesnej historii baloniarstwa, a m-

wic dok¸adniej, do roku 1783. Zaledwie kilka dni po tym, jak

Piltre de Rozier i markiz dÕArlandes pierwsi unieæli si« w po-

wietrze w balonie na ogrzewane powietrze, ich rodak Jacques

Charles wykona¸ lot pierwszym balonem gazowym nape¸nio-

nym wodorem. Juý 18 miesi«cy pniej de Rozier podj¸ prb«

d¸ugodystansowego lotu przez kana¸ La Manche w balonie hy-

brydowym, b«dcym kombinacj balonu na powietrze (ogrze-

wane otwartym p¸omieniem) i balonu gazowego, ktrego ba-

lonet nape¸niony wybuchowym wodorem umieszczony by¸

wewntrz pow¸oki balonu powietrznego. Wkrtce potem de

Rozier sta¸ si« pierwsz æmierteln ofiar aeronautyki.

Nie zraýony niepowodzeniem francuskiego pioniera inýy-

nier aeronauta Don Cameron (za¸oýona przez niego w Bristolu

w Anglii firma Cameron Balloons sta¸a si« najbardziej znanym

wytwrc balonw sportowych) dostrzeg¸ w dwugazowej kon-

figuracji de Roziera wiele zalet. Przeciwnie niý powietrze lekki

gaz, taki jak wodr lub odkryty pniej, znacznie mniej wybu-

chowy hel, zachowuje lekkoæ, bez koniecznoæci cig¸ego zu-

ýywania paliwa. Tyle tylko, ýe nape¸niony nim balon wznosi

si«, gdy gaz jest podgrzewany, i opada, gdy zostaje och¸odzo-

ny. Zjawisko to mog zredukowa palniki i gorce powietrze.

Aby zbudowa balon

przystosowany do okrýenia

globu, inýynierowie si«gn«li

do jednej z pi«kniejszych kart

imponujcej historii lotnictwa

Phil Scott

BREITLING ORBITER 3 nad Alpami w historycznym locie dooko-

¸a æwiata po starcie z Chteau dÕOex w Szwajcarii 1 marca 1999 roku.

å WIAT N AUKI Luty 2000 35

Balon,

ktry

oblecia¸

æwiat

ãKluczem do d¸ugiego lotu balonu gazowego jest utrzy-

manie sta¸ej temperatury helu w dzieÄ i w nocy Ð mwi Alan

Noble, kierujcy dzia¸em konstrukcji specjalnych w firmie

Cameron Balloons. Ð Problem tkwi w tym, ýe w cigu dnia

s¸oÄce podgrzewa hel, natomiast w nocy ciep¸o jest wypromie-

niowywane w ciemn otch¸aÄ. Zadaniem naszym jest utrzy-

manie moýliwie sta¸ej temperatury.Ó W zastosowanym przez

Camerona tzw. rozwizaniu de Roziera nape¸niony helem

balonet umieszczony jest nad odwrconym stoýkiem powie-

trza ogrzewanego propanem. Aby balon unosi¸ si«, aeronau-

ci podgrzewaj stoýek powietrzny, ktry z kolei oddaje ciep¸o

helowi, powodujc jego rozszerzanie si«. Zewn«trzna pow¸o-

ka balonu sk¸ada si« z dwch warstw, a powietrze znajduj-

ce si« pomi«dzy nimi powoduje zmniejszenie strat ciep¸a

w nocy o 50%. Podczas dnia funkcj« podgrzewania helu przej-

muje s¸oÄce, ale gdyby okaza¸o si«, ýe balon ma tendencj« do

wznoszenia si« na niepoýdan wysokoæ, wwczas zaczyna-

j pracowa nap«dzane bateriami s¸onecznymi wentylatory,

ktre by utrzyma sta¸ temperatur« wewntrz pow¸oki, wt¸o-

cz do niej zimne powietrze. ãSystem ten nazywamy klima-

tyzowanym pomieszczeniem z podwjnymi szybamiÓ Ð m-

wi Noble. Moýna to uzna za sukces techniczny: wi«kszoæ

z wykonanych balonowych lotw d¸ugodystansowych i d¸u-

gotrwa¸ych odby¸a si« na rozierach zbudowanych przez Ca-

merona, w tym rwnieý wyczyn Breitlinga Orbitera 3.

Pod t skomplikowan pow¸ok podwieszono gondol«, kt-

ra zapewnia za¸odze taki sam komfort, jaki maj astronauci w

statkach kosmicznych: pomieszczenia do spania, zapas ýyw-

noæci, toalet« i urzdzenia pozwalajce w miar« normalnie ýy.

Podczas lotu z pr«dkoæci ponad 115 km/godz. wewntrz tzw.

jet-streamu, wiejcego na wysokoæci 6Ð15 tys. m, temperatura

wynosi oko¸o Ð56¡C. W takich warunkach nie zabezpieczony

cz¸owiek moýe przeýy zaledwie kilka minut. W hermetycz-

nej, cylindrycznej gondoli Breitlinga Orbitera 3, zbudowanej

z w¸kien kevlarowych [patrz: NAUKA W ZAPRZ¢GU , åwiat Na-

uki , maj 1997] i w«glowych, majcej d¸ugoæ 5.5 m i ærednic«

2.75 m, utrzymywano ciænienie odpowiadajce wysokoæci

2500 m (prawie takie samo ciænienie panuje w kabinach samo-

lotw pasaýerskich), a uzyskano je bardzo prosto Ð szczelnie

zamykajc w¸azy, gdy balon znajdowa¸ si« na tej w¸aænie wyso-

koæci. Tlen do oddychania aeronauci uzyskiwali ze znajduj-

cych si« w gondoli zbiornikw, a filtry litowe oczyszcza¸y po-

wietrze z wydychanego przez nich dwutlenku w«gla. Gdyby

dosz¸o do niekatastroficznego zmniejszenia ciænienia w kabi-

nie, za¸oga mog¸aby ponownie je wytworzy, wykorzystujc

pok¸adowe rezerwy azotu.

Wyposaýenie kabiny w przyrzdy pok¸adowe ograniczono

do: zdwojonej lotniczej radiostacji VHF i zdwojonego krtkofa-

lowego radia HF w celu utrzymywania ¸cznoæci ze s¸uýbami

kontroli ruchu lotniczego, satelitarnego urzdzenia Inmarsat

C do przekazywania za poærednictwem klawiatury kompu-

terowej tekstowych wiadomoæci do oærodka kierujcego

lotem (ãB¸«dne zrozumienie wiadomoæci pisanej jest

niemoýliweÓ Ð mwi Noble), g¸osowego satelitarne-

go urzdzenia Inmarsat M, trzech odbiornikw GPS

(Global Positioning System Ð Globalnego Systemu

Lokalizacji) sprz«ýonych do celw nawigacji z urz-

dzeniem Inmarsat C, typowych wysokoæciomierzy

BALON

Z HELEM

NAMIOT

POWüOKA

Z MYLARU

BALONET Z HELEM

do wytwarzania si¸y noænej

WEWNTRZ ORBITERA 3: ãRozwizanie de RozieraÓ

zastosowane w tym balonie (z lewej) by¸o doæ skom-

plikowane. Ma¸y, nape¸niony helem balon na szczycie

usztywnia¸ namiot pow¸oki, pomagajc w ten sposb

w izolowaniu wi«kszego balonetu wype¸nionego he-

lem. W gondoli (poniýej) panowa¸y spartaÄskie warun-

ki: cz¸onkowie za¸ogi spali na zmian« na jednoosobo-

wej koi. Zbiorniki z tlenem i azotem umieszczone by¸y

w tyle gondoli, wewntrz ktrej znajdowa¸o si« teý nie-

zb«dne skromne wyposaýenie i urzdzenia radiowe.

Obserwacje zewn«trzne za¸oga prowadzi¸a przez dwie

przezroczyste baÄkowe os¸ony w¸azw.

GORCE POWIETRZE

BAÁKOWA

OSüONA WüAZU

RAMA Z TYTANU

KOJA

ZBIORNIKI

Z TLENEM

I AZOTEM

KABINA

GONDOLA

ZBIORNIKI

Z PALIWEM

(PROPANEM)

BAÁKOWA

OSüONA

WüAZU

36 å WIAT N AUKI Luty 2000

Wszystko jest wzgl«dne

SKALA (METRY)

Pierwszy balon

za¸ogowy na ogrzane

powietrze

listopad 1783

(zbudowany przez

Josepha i

tienneÕa Montgolfierw)

Breitling Orbiter 3

marzec 1999

Balon NASA do lotw ultrad¸ugotrwa¸ych

Przewidywany pierwszy lot w grudniu 2001

Zeppelin NT

wrzesieÄ 1997

Graf Zeppelin

1928

i wariometrw oraz urzdzeÄ kontrolujcych prac« palnikw.

Na zewntrz gondol« otacza¸ podwjny naszyjnik cylindrycz-

nych zbiornikw z propanem.

Szcz«æcie pozostaje jednak najbardziej krytycznym czynni-

kiem sukcesu. Kaýdej minionej zimy (wszystkie prby lotu ba-

lonem wok¸ globu zaczynaj si« w zimie, bo wtedy wiatry ty-

pu jet-stream s najsilniejsze) do startu przygotowywa¸o si«

kilka zespo¸w. Medal za wytrwa¸oæ powinien dosta Ame-

rykanin Steven Fossett. Jego kariera w dziedzinie lotw oko¸o-

ziemskich rozpocz«¸a si« w styczniu 1995 roku, kiedy na zbu-

dowanym u Camerona balonie typu rozier przelecia¸ 9 878 km

z Seulu w Korei do Saskatchewan w Kanadzie, ustanawiajc

absolutny æwiatowy rekord odleg¸oæci przelotu. Na poczt-

ku 1996 roku wystartowa¸ z Po¸udniowej Dakoty, ale wkrtce

ldowa¸, gdy stwierdzi¸, ýe zewn«trzna pow¸oka balonu zaczy-

na si« rwa. W 1997 roku jednoosobowy balon Solo Spirit prze-

nis¸ Fossetta z St. Louis w USA do Indii (16 674 km), gdzie l-

dowa¸ po wyczerpaniu si« paliwa; na pocztku 1998 roku

Amerykanin wykona¸ lot z Missouri do Krasnodaru w Rosji

(11 748 km), gdzie do ldowania zmusi¸y go problemy tech-

niczne. Tego samego roku w sierpniu Fossett prbowa¸ raz jesz-

cze Ð z p¸kuli po¸udniowej Ð ale tym razem jego rozier uleg¸

rozerwaniu w czasie burzy i pilot musia¸ wodowa na oceanie.

Po tym zdarzeniu, w ktrym Fossett straci¸ balon, Richard Bran-

son z przedsi«biorstwa Virgin (w¸adca imperium linii lot-

niczych i sponsor dwch wypraw) zaproponowa¸ mu udzia¸

w locie balonu ICO Global, ktry planowa¸ wyekspediowa

w 1998 roku. Prba ta rwnieý skoÄczy¸a si« niepowodzeniem;

zabrak¸o paliwa i balon ldowa¸ po pokonaniu 21 450 km.

Niewiele mniej uparta za¸oga balonu Breitling Orbiter, do-

wodzona przez Piccarda, wodowa¸a szeæ godzin po starcie

w prbie podj«tej w 1997 roku, kiedy w nast«pstwie obluzo-

wania si« drobnego elementu instalacji gondola zosta¸a zala-

na paliwem. W styczniu 1998 roku Piccard dowodzi¸ balo-

nem Breitling Orbiter 2, ktry po starcie w Szwajcarii dotar¸

aý do Mianmy (Birmy), gdzie ldowa¸ Ð po odmowie ChiÄczy-

kw na wlot balonu w ich przestrzeÄ powietrzn. W ubie-

g¸ym roku, lecc balonem Breitling Orbiter 3, dowdca Piccard

i drugi pilot Jones odnieæli sukces: pogoda, technika i mi«-

dzynarodowa polityka, wszystko sprzyja¸o temu lotowi o d¸u-

goæci 42 714 km ze Szwajcarii do Egiptu, trwajcemu 19 dni,

1 godzin« i 49 minut.

Teraz, kiedy ludzie osign«li ten wymarzony, ostatni cel, cze-

gý moýna jeszcze oczekiwa od rozierw i ich bogatych w¸a-

æcicieli? Noble ma gotow odpowied: ãPlanujemy w nast«p-

nym roku przygotowanie do lotu dooko¸a æwiata za¸ogi kobiecej.

Ponadto Fdration Aronautique Internationale og¸osi¸a, ýe

w roku 2001 zorganizuje balonowe wyæcigi doko¸a æwiata.Ó

Oczywiæcie, pami«tajmy, ýe na poprawienie czeka liczcy juý 38

lat æwiatowy rekord wysokoæci 34 668 m, ustanowiony w 1961

roku przez dwu komandorw marynarki wojennej USA, Mal-

colma Rossa i Victora Prathera.

ãW lotnictwie istniej tylko trzy rekordy absolutne: odle-

g¸oæ, czas lotu i wysokoæ Ð mwi Noble. Ð Moja firma pod-

czas lotu balonem Breitling ustanowi¸a dwa z tych rekordw.

Chcielibyæmy do¸oýy do nich trzeci.Ó

Moýe dokona tego rwnieý kapitan Piccard.

T¸umaczy¸

Ryszard Witkowski

Informacje o autorze

PHIL SCOTT jest niezaleýnym dziennikarzem, cz«sto piszcym

o lotnictwie. Ostatnia jego ksiýka to The Pioneers of Flight: A Docu-

mentary History (Princeton University Press, 1999).

å WIAT N AUKI Luty 2000 37

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: