氣球是人類歷史上最早的飛行器，比飛機(jī)的發(fā)明早了100多年。到目前為止,有超過20000世界上熱氣球。在歐洲、美國和其他發(fā)達(dá)國家，熱氣球幾乎每天都在使用。

從孔明燈到載人熱氣球

世界上最古老的“熱氣球”是孔明燈，它出現(xiàn)在古代中國。它至少有1000年的歷史。在那個(gè)時(shí)候，人們用竹篾綁成方框，然后在上面貼紙來做燈籠。然后他們點(diǎn)燃下面托盤上的松節(jié)油，上升的煙霧會把燈籠升到空中。這種紙燈用于軍事聯(lián)絡(luò)，又稱孔明燈。它在人民中廣泛傳播。到目前為止，孔明登的飛行活動(dòng)仍在繼續(xù)，但其意義在過去已不再用于交流，而是成為一種祈福許愿的民俗，成為中國傳統(tǒng)文化的一部分。

與今天的熱氣球相比，孔明燈的工作原理非常相似：當(dāng)空氣被加熱和膨脹時(shí)，密度會變小，從而推動(dòng)物體上升?？梢?，孔明登是最原始的熱氣球。然而，孔明燈不能載人。

可以載人駕駛的熱氣球的發(fā)明者是法國的蒙菲爾兄弟。當(dāng)燃燒物體時(shí)，會冒出滾滾濃煙，在火上烤的衣服可以被火發(fā)出的熱氣提起來，這啟發(fā)了熱氣球的想法。

早在1782年，蒙格費(fèi)爾兄弟開始制作熱氣球。從1782年到1783年上半年，他們制作了幾個(gè)氣球模型用于發(fā)射試驗(yàn)。1783年6月，孟戈菲兄弟用亞麻和制作了一個(gè)800立方米的熱氣球，氣球下面燃燒的是稻草，這樣熱氣球就可以起飛了。他們認(rèn)為濃煙有助于氣球起飛，并在稻草上特別添加了一些濕布和腐肉。濃煙彌漫氣球后，氣球升空近公里，飛離2000米遠(yuǎn)。

同年9月19日，兄弟倆在法國國王和大臣面前，將一個(gè)直徑為12米、高度為26米、由亞麻漆布制成的1400立方米熱氣球升到500米的高空。氣球在空中飛行了8分鐘4000米，然后降落在巴黎郊區(qū)。這一次的飛行為人類乘坐熱氣球起飛樹立起了非常大的信心。

1783年11月21日，蒙格費(fèi)爾兄弟將他們精心制作的2200立方米的熱氣球放入巴黎市中心，并邀請了兩個(gè)法國青年乘坐。氣球升空1000米，飛行25分鐘，飛行10公里，創(chuàng)造了人類歷史上的第一次。這次飛行比萊特兄弟的飛機(jī)早了120年。

在蒙菲爾兄弟研究熱氣球的同時(shí)，法國物理學(xué)家雅克·查爾斯也在研究氫氣球。1783年8月27日,查爾斯釋放氫氣氣球直徑近四米。它飛行了45分鐘，在25公里外漂浮并著陸。1783年12月1日，查爾斯親自駕駛他的氫氣球和M.N.羅伯特。他們飛行了兩個(gè)小時(shí)，飛行了36公里。熱氣球和氫氣球的連續(xù)載人飛行成功地創(chuàng)造了人類在氣球中起飛的歷史。

1785年6月5日，j.f.p.Rozier，第一批人類發(fā)射物之一，和一家制造商聯(lián)合開發(fā)了一種熱氣和氫氣混合氣球。不幸的是，在第一次試飛中，氣球在空中著火并墜毀，導(dǎo)致羅茲爾死亡?，F(xiàn)代飛行中使用的混合氣球被命名為“羅齊爾氣球”，以紀(jì)念這位勇敢的先驅(qū)。

走向現(xiàn)代應(yīng)用

在其發(fā)明170多年后，由于材料和燃料的原因，熱氣球很難普及。直到1956年4月15日，安全氣囊的加熱問題才最終得到解決。當(dāng)天，美國人詹姆斯·康托在裝有新丙烷燃燒器的熱氣球上成功飛行了26分鐘。后來，氣球材料被美國軍用降落傘采用尼龍布，重量輕，強(qiáng)度高。新型燃料和球形材料為熱氣球的發(fā)展提供了廣闊的前景。

1960年10月21日，第一個(gè)現(xiàn)代材料熱氣球(稱為現(xiàn)代氣球)在美國成功飛行?，F(xiàn)代熱氣球的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了熱氣球的應(yīng)用和普及。1966年，第一個(gè)現(xiàn)代熱氣球出現(xiàn)在歐洲。此后，該活動(dòng)迅速普及。

1973年，第一屆世界熱氣球錦標(biāo)賽在美國新墨西哥城舉行。從那時(shí)起，比賽每兩年在世界各地舉行一次。國際航空聯(lián)合會也有不同類型和水平的熱氣球飛行的世界紀(jì)錄，如起飛高度、持續(xù)時(shí)間、飛行距離等。

1999年3月20日，瑞士飛行員Pictell和英國飛行員Jones駕駛“Centennial”3號混合動(dòng)力熱氣球飛行19天21小時(shí)47分鐘，飛行距離40814公里，實(shí)現(xiàn)了不著陸的全球探索飛行。2002年7月2日，美國飛行員史蒂夫·福賽特完成了全球首創(chuàng)的單人熱氣球飛行30299公里。

熱氣球靠什么飛起來

熱氣球主要由氣囊、加熱空氣的燃燒器和運(yùn)載人或物品的籃子組成。

安全氣囊由高強(qiáng)度尼龍或聚酯布制成。雖然這種材料薄而輕，但它很結(jié)實(shí)。燃燒器是熱氣球的核心。主燃燒器點(diǎn)火時(shí)，火焰高度可達(dá)2~3M，

迅速加熱安全氣囊內(nèi)的空氣以產(chǎn)生升力。點(diǎn)火燃燒器是主燃燒器的點(diǎn)火器，保持在不被風(fēng)吹滅的狀態(tài)。這籃子是用藤條做的，用來墊平臺。它就像座艙，用來運(yùn)載飛行員、乘客、燃料瓶和飛行儀器，如溫度計(jì)、高度表和升力表。此外，熱氣球通常配備兩套燃燒系統(tǒng)，以防止在空氣中發(fā)生故障。熱氣球的常用燃料是丙烷或液化石油氣。氣瓶固定在籃子里。一個(gè)熱氣球可以攜帶80公斤的液體燃料。

熱氣球利用熱空氣來產(chǎn)生浮力。他們通過機(jī)載加熱器調(diào)節(jié)氣囊內(nèi)空氣的溫度來控制氣球的上升和下降。雖然熱氣球被稱為飛機(jī)，但它不能像飛機(jī)一樣自由地飛行。飛行員只能控制氣球改變高度。熱氣球的升降與熱氣球內(nèi)部的溫度有關(guān)。當(dāng)球內(nèi)溫度較高時(shí)，氣球的浮力增大，氣球上升;隨著球內(nèi)的空氣冷卻，球產(chǎn)生的浮力小于其自身重量，氣球就會下降。飛行員控制氣囊內(nèi)的空氣開關(guān)，調(diào)節(jié)氣囊內(nèi)的溫度，然后控制氣球的上升和下降。

此外，高空和低空之間的風(fēng)速和風(fēng)向也存在差異。在地面附近，受地形和建筑物的影響，風(fēng)向?qū)l(fā)生變化，風(fēng)速將顯著降低。如果你在早上或晚上從地面飛到空中，風(fēng)向可能每隔幾米或十幾米就有明顯的變化，有時(shí)風(fēng)向甚至相反。飛行員在空中不同高度體驗(yàn)不同的風(fēng)向，然后操縱氣球上升或下降到所需的風(fēng)向高度，并在該風(fēng)層保持飛行，從而達(dá)到飛行到某一目標(biāo)的目的。簡單地說，無論風(fēng)吹到哪里，氣球都會飛；風(fēng)速有多快，氣球可以飛得一樣快。

由于風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓等因素對熱氣球飛行的綜合影響，熱氣球飛行過程中存在許多不確定性。因此，對飛行員的技術(shù)要求非常高。

乘坐熱氣球的最佳時(shí)間是在日出或日落前一兩個(gè)小時(shí)，因?yàn)闅饬鞣浅７€(wěn)定。強(qiáng)風(fēng)和大霧對熱氣球有害。根據(jù)規(guī)定，只有當(dāng)風(fēng)速小于6米/秒，能見度大于1500米，飛行空域內(nèi)無降水時(shí)，才能自由飛行。要想讓氣球環(huán)游世界，最重要的因素是氣候。每年的12月和1月，北半球上游河流的最高速度達(dá)到一年中的最高速度，最高速度可達(dá)400公里每小時(shí)。所以飛行員通常會在冬天進(jìn)行環(huán)球飛行。

除了觀光，還能做什么

對于艦隊(duì)預(yù)警:將雷達(dá)系統(tǒng)的天線部分連接到一個(gè)熱氣球上，然后氣球被綁在船的大桅桿上。沒有電，你可以從很遠(yuǎn)的地方看到所有的方向。

氣象觀測

它由橡膠或塑料制成，充滿氫、氦和其他比空氣輕的氣體。它可以攜帶儀器進(jìn)入空中進(jìn)行高空氣象觀測。大型非膨脹塑料薄膜氣球廣泛應(yīng)用于邊界層探測、全球定高水平探測和平流層探測試驗(yàn)。

軍事用途

對于艦隊(duì)預(yù)警：將雷達(dá)系統(tǒng)的天線部分裝在熱氣球上，然后將熱氣球綁在軍艦的大桅桿上。你可以在沒有電源的情況下從遠(yuǎn)處看到所有方向。

指示潛艇攻擊目標(biāo)：在距離敵人200公里處放置一個(gè)氣球鎖定目標(biāo)，可以指示魚雷或巡航導(dǎo)彈的目標(biāo)。

戰(zhàn)備和執(zhí)勤：沿邊境每隔300~500公里綁一個(gè)熱氣球，上面布置雷達(dá)和導(dǎo)彈。如果發(fā)現(xiàn)敵方可疑飛機(jī)，它將自動(dòng)發(fā)射。

未來發(fā)展

科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，熱氣球的使用不再局限于大氣層內(nèi)部，而是局限于宇宙的浩瀚。美國國家航空和宇宙航行局目前正在開發(fā)一種低成本的太空探索方法，利用熱氣球探索太陽系內(nèi)的其他行星和衛(wèi)星。

熱氣球可以進(jìn)行無人駕駛?cè)蝿?wù)和運(yùn)輸設(shè)備。它們有很多潛在的目的地。第一站是土衛(wèi)六，土星最大的衛(wèi)星。美國國家航空航天局的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一種熱氣球，它必須承受零下180攝氏度左右的溫度才能在太空飛行中生存。位于俄勒岡州的近地空間公司目前正在對原型機(jī)進(jìn)行高空測試?！拔覀兛梢阅M他們必須經(jīng)歷的火星大氣，”該公司總裁蒂姆拉赫默(Tim Rahmer)說?？傊疅釟馇蛟谖磥淼那熬笆窍喈?dāng)不錯(cuò)的！