Ballon

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Einleitung

Ballon, Luftfahrzeug, das aus einem leichten, nicht durchlässigen Material (z. B. Ballonstoff oder Gummi) besteht.

Ballons sind entweder mit heißer Luft oder einem Gas gefüllt, das leichter ist als Luft, wodurch das Fahrzeug seinen Auftrieb erhält. Bemannte Ballons befördern in einer angehängten Gondel eine oder mehrere Personen. Unbemannte Ballons transportieren Instrumente, die meist zum Messen und Aufzeichnen physikalischer Daten dienen. Die ersten Ballons waren Heißluftballons, die mit Koksöfen beheizt wurden. Moderne Ballons sind mit Wasserstoff oder Helium gefüllt. Im Fall des modernen Freiballonsportes verwendet man zunehmend heiße Luft, die mit einem kleinen Gasbrenner erzeugt wird. Zwar ist Helium nicht brennbar, aber das Gas ist zweimal so schwer wie Wasserstoff und verfügt über 7 Prozent weniger Auftriebskraft. Wasserstoff wiegt bei normalem Luftdruck und normaler Temperatur 1,14 Kilogramm pro Kubikmeter weniger als Luft. Deshalb ist ein Wasserstoffballon mit einem Volumen von 30 Kubikmetern in der Lage, ungefähr 34 Kilogramm in die Höhe zu heben (siehe Atmosphäre). Ein Freiballon kann sich frei im Luftraum bewegen und dient heutzutage überwiegend sportlichen Zwecken. Im Gegensatz dazu wird ein Fesselballon meist durch Drahtseile über einem Ort festgehalten. Früher dienten Fesselballons zu militärischen Beobachtungszwecken, heute verwendet man Fesselballons häufig für meteorologische und auch astronomische Untersuchungen.

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Geschichte

1783 ließen die französischen Brüder Jacques Étienne und Joseph Michel Montgolfier einen mit heißer Luft gefüllten Ballon steigen. Im gleichen Jahr ließ der französische Physiker, Chemiker und Luftschiffer Jacques Alexandre César Charles einen mit Wasserstoff gefüllten Ballon steigen. Die Fahrt dauerte zwei Stunden und führte über eine Strecke von 43 Kilometern. 1785 überquerte der französische Luftschiffer Jean-Pierre Blanchard, begleitet von dem Amerikaner John Jeffries, erstmalig den Ärmelkanal mit einem Ballon. In Amerika fand der erste freie Ballonaufstieg am 9. Januar 1793 in Philadelphia statt. 1836 segelte der Große Ballon von Nassau (2 410 Kubikmeter Fassungsvermögen) in 18 Stunden 800 Kilometer von London nach Weilburg in Hessen.

Während des Deutsch-Französischen Krieges von 1870/71 wurden Ballons von den Armeen beider Länder für die militärische Aufklärung benutzt. Damals gelang dem französischen Minister Léon Gambetta im Ballon eine dramatische Flucht aus dem belagerten Paris. 1914 flog der Ballon Berliner über eine Entfernung von etwa 3 052 Kilometern von Bitterfeld nach Perm in Russland. Während des 1. Weltkrieges machten Armeen ausgiebig Gebrauch von Ballons, besonders für die militärische Aufklärung.

Eine Reihe von Luftschiffern haben in Ballons Aufstiege in große Höhen durchgeführt. 1931 stieg der Schweizer Physiker Auguste Piccard in einer runden, luftdichten Metallkabine, die von einem eigens dafür konstruierten Wasserstoffballon getragen wurde, in die Stratosphäre auf und erreichte eine Höhe von 15 797 Metern. Im folgenden Jahr erreichte er 16 507 Meter. 1935 stiegen die Amerikaner Orvil Anderson und Albert William Stevens bis in eine Höhe von 22 080 Meter auf.

Im August 1957 verweilte David Simons, ein Arzt der US-Luftwaffe, 32 Stunden auf einer Höhe von 31 110 Metern und driftete 652 Kilometer von seinem Startplatz weg. Der Flug sollte das Verhalten von Menschen in großen Höhen untersuchen. Am 27. August 1960 sprang Joseph Kittinger mit einem Fallschirm aus einer Höhe von 31 354 Metern von seinem Ballon ab und stellte damit einen neuen Höhenrekord auf.

Die erste transatlantische Ballonfahrt endete am 17. August 1978, nach der Aufstellung eines Langstreckenrekords von 5 000 Kilometern und einer Rekorddauer von 137 Stunden und sechs Minuten. Der mit Helium gefüllte Double Eagle II, mit den Amerikanern Ben Abruzzo, Max L. Anderson und Larry Newman an Bord, startete am 11. August in Presque Isle (US-Bundesstaat Maine) und landete in Miserey in Frankreich. 1987 wurde mit dem Virgin Atlantic Flyer (Richard Branson und Per Lundstrand) der erste Flug über den Atlantik mit einem Heißluftballon durchgeführt. Der Dauerflugrekord wurde von den Amerikanern Troy Bradley und Richard Abruzzo gebrochen. Sie starteten am 15. September 1992 in Bangor in Maine. Beim ersten transatlantischen Wettflug der Welt wurden sie vom Kurs abgetrieben und landeten 146 Stunden später in der Nähe von Fès in Marokko.

Erstmals in der Geschichte gelang es im März 1999 dem Schweizer Ballonfahrer Bertrand Piccard zusammen mit seinem Kopiloten, dem Briten Brian Jones, mit einem Heißluftballon die Erde in einem Non-Stop-Flug zu umrunden. Die Fahrt startete in der Schweiz am 1. März 1999 zunächst in Richtung Nordafrika und endete am 21. März in der Oase Dachla in Ägypten – die Umrundung war bereits mit Erreichen der westafrikanischen Küste bei Mauretanien am 20. März um 11.00 Uhr mitteleuropäischer Zeit perfekt. Piccard ist der Sohn des legendären Tiefseeforschers Jacques Piccard und der Enkel von Auguste Piccard, der 1931 als erster Mensch in einem Ballon in die Stratosphäre aufstieg.

Dem amerikanischen Milliardär Steve Fossett gelang es im Frühjahr 2002 als Erstem, allein die Erde in einem Heißluftballon zu umrunden.

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Moderne wissenschaftliche Ballonfahrt

Bei der meteorologischen Forschung sind unterschiedliche Ballontypen üblich.

Der Gummi- oder Neoprenballon dient häufig zur Beförderung einer Radiosonde, die meteorologische Daten überträgt. Mit Hilfe von Wetterballonen werden z. B. Windgeschwindigkeiten und -richtungen in großen Höhen gemessen. Der mit einem Traggas (z. B. Wasserstoff, Helium oder Stadtgas) gefüllte Ballon dehnt sich aus, wenn er in Schichten mit dünnerer Luft aufsteigt. Hat sich der Durchmesser des Ballons auf das Drei- bis Sechsfache ausgedehnt (also wenn sein Volumen das 30- bis 200fache des ursprünglichen Volumens erreicht hat), zerreißt die Haut, und der Ballon wird zerstört.

Zur Beförderung von wissenschaftlichen Instrumenten in eine vorher festgelegte Dichtezone wird der drucklose Kunststoffballon (meist aus Polyethylen) benutzt. Der Kunststoffballon wird nur zum Teil mit Gas gefüllt, während er sich am Boden befindet. Wenn der Ballon aufsteigt, füllt das sich ausdehnende Gas die Hülle. Dieser Ballontyp verfügt über ein Ventil, das überflüssiges Gas automatisch ablässt, damit der Ballon beim Erreichen seiner Gleichgewichtshöhe diese auch beibehält. Geht die Sonne unter, kühlt das Gas ab, das Volumen nimmt ab, und der Ballon sinkt zu Boden – es sei denn, Ballast wird abgeworfen.

Beim Hochdruckballon handelt es sich um einen nicht dehnbaren, versiegelten Ballon. Wenn dieser Ballontyp seine Gleichgewichtshöhe erreicht, steht das Traggas unter Druck. Temperaturschwankungen, die durch die Sonnenwärme verursacht werden, führen zu Veränderungen des inneren Gasdruckes, aber das Volumen des Ballons bleibt unverändert. Solange der Ballon unter Druck steht, treibt er deshalb weiter in der festgelegten Dichtezone. Die größte Höhe, die man bisher mit einem Forschungsballon erreichte, betrug 51 850 Meter.

Siehe Meteorologie: Beobachtungen in der höheren Atmosphäre; Luftschiff