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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Globo. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Un globo (simplificado y no del todo exacto: un globo) es un avión más ligero que el aire que utiliza para volar la fuerza de elevación del gas (o aire caliente) encerrado en un caparazón con una densidad menor que la densidad del aire circundante ( según la ley de Arquímedes). No se sabe exactamente cuándo y dónde se levantó el primer globo aerostático. Se hizo un descubrimiento sensacional en 1973: en el antiguo país de los Incas, en el territorio del Perú moderno, se encontró una imagen de un globo con un caparazón en forma de tetraedro con una góndola doble suspendida desde abajo: se encontró un transbordador en pinturas rupestres. Además, se mostraron las etapas de preparación del globo aerostático para el vuelo, hacer fuego, llenar el caparazón con aire caliente y hacer un vuelo. Incluso se indicaron las dimensiones comparativas del caparazón. Un globo hecho de acuerdo con este esquema por nuestros contemporáneos se elevó en el aire, resultó ser bastante viable, ganando una altura de cien metros en un minuto. En el siglo XIV, el monje Alberto de Sajonia escribió que el humo de un fuego es mucho más ligero que el aire y, debido a la expansión del aire bajo la influencia del fuego, asciende en él. En el siglo XVI, el científico inglés Scaliger propuso hacer una concha del oro más fino y llenarla con aire caliente. Cien años después, apareció la novela de Cyrano de Bergerac "Otra luz, o estados e imperios de la luna", en la que, junto con una serie de proyectos interesantes para aviones para viajes aéreos, se describe un dispositivo similar a un globo aerostático. El héroe de la novela, con la ayuda de dos caparazones herméticos llenos de humo, vuela casi hasta la propia Luna, donde libera humo y, usando los caparazones como paracaídas, desciende tranquilamente a su superficie. En la primera mitad del siglo XVIII, según la crónica, el empleado de Ryazan Kryakutny hizo una bola grande, "la vertió con humo sucio y maloliente, hizo una soga, se sentó en ella y el espíritu maligno la levantó más alto que un abedul". Y, sin embargo, es costumbre empezar a contar a partir del 5 de junio de 1783, cuando en la ciudad francesa de Annon, los hermanos Etienne y Joseph Montgolfier levantaron en el aire una bola de seda de 600 metros cúbicos. El caparazón de la bola se cubrió con papel desde el interior, y en su orificio inferior se fijó una celosía de enredaderas, que se instaló en los andamios. Se hizo fuego debajo del escenario, y aire caliente con humo elevó la pelota a una altura de dos kilómetros. De ahí el nombre de globo aerostático, en contraste con el charlier, llamado así por el profesor Charles, quien lanzó un globo lleno de hidrógeno el 27 de agosto de 1783.
El primer vuelo humano tuvo lugar el 21 de noviembre de 1783. Un enorme globo de 21 metros de altura con dos temerarios a bordo se elevó suavemente del suelo. Ambos aeronautas mantuvieron diligentemente el fuego en la canasta. El vuelo duró 45 minutos y finalizó con un suave descenso fuera de la ciudad a una distancia de nueve kilómetros del lugar de lanzamiento. Por cierto, es interesante notar que Joseph Montgolfier solo se levantó una vez en una bola de su diseño, ¡y su hermano Etienne nunca!
Diez días después del ascenso de las primeras personas en el globo aerostático, el profesor Charles llenó el caparazón de ocho metros de diámetro con hidrógeno y, junto con su asistente Robert, entró en la góndola suspendida debajo del globo. El vuelo duró 2 horas 5 minutos y pasó a una altitud de unos 400 metros. Después de aterrizar, Charles decidió continuar el vuelo solo. Habiendo aterrizado, Robert subió a una altura de 2 kilómetros y media hora más tarde, liberando parte del hidrógeno, realizó un aterrizaje suave. Pero... dejando la góndola, Charles prometió "nunca más exponerse a los peligros de tal viaje". Hasta el último día de su vida, Charles disputó con Montgolfier la gloria de la invención del globo; después de todo, el globo con aire caliente se inventó mucho antes que Montgolfier. Charles inventó una red de cuerda que rodea la pelota y le transfiere cargas de peso, inventó una válvula, un ancla de aire y fue el primero en usar arena como lastre, diseñó un barómetro para medir la altura. Comparado con el globo aerostático, el Charlier tenía un diseño más avanzado. Pero los carruajes también tenían un gran inconveniente: para llenarlos, es necesario tener un suministro de gas más liviano que el aire (hidrógeno o helio) en el lugar de lanzamiento, en un contenedor de material intensivo, y después del final del vuelo, este gas debe ser liberado a la atmósfera. Esto aumentó el costo de operar globos llenos de hidrógeno o helio. Los globos aerostáticos y los charliers tenían un largo camino por delante hasta nuestros días, nada especialmente reseñable, marcado por altibajos de corta duración hasta la segunda mitad del siglo XX. La aparición de nuevos materiales resistentes al calor para las carcasas, los quemadores eficientes les dieron una segunda vida.
Poco después del segundo nacimiento de los globos, aparecieron los diseños combinados, combinando las ventajas de los dos tradicionales. El caparazón estaba dividido en dos partes. El superior está lleno de helio ligero e incombustible, y el inferior está lleno de aire caliente. Al calentarlo durante el vuelo con propano, etano o queroseno, quemados en quemadores especiales, los aeronautas regulan la altitud de vuelo. Este tipo de globo a veces se llama rosiers, en honor a uno de los primeros aeronautas, Jean-Francois Pilatre de Rozier, quien murió en 1785 cuando su globo, lleno de una mezcla de aire caliente e hidrógeno, se incendió en pleno vuelo. La elección del combustible para calentar el aire del casco es un factor determinante en el rendimiento de vuelo de los globos aerostáticos. Después de todo, cuanto mayor sea el poder calorífico de un kilogramo de combustible, menos combustible necesitará para volar, mejores serán las características de rendimiento de un globo aerostático: podrá permanecer más tiempo en el aire, volar una distancia mayor o subir a una altura mayor. Nuestros predecesores primero usaron todo lo que podía quemar para calentar el aire: ramas de árboles, paja, carbón, etc. Más tarde cambiaron a petróleo, gases combustibles, carbón vegetal. Se eligió un combustible que pudiera calentar rápida y eficientemente el aire en el globo aerostático, que fuera económico y asequible. Como resultado, nos decidimos por una mezcla de propano y butano en proporciones iguales. Es cierto que es algo peor que el propano puro, ya que tiene menos volatilidad y los quemadores deben estar equipados con dispositivos adicionales para aumentar la volatilidad. "A pesar de esto", escribe Y.S. Boyko en su libro, "la gran mayoría de los globos aerostáticos modernos funcionan con propano-butano. Está muy extendido en la vida cotidiana, es barato y la tecnología para su almacenamiento y transporte está bien desarrollada. Es fácil de encender y extinguir, una pequeña cantidad de productos de combustión sólida y no toxicidad. Los quemadores también han cambiado más allá del reconocimiento. Ahora estos son dispositivos saturados con mecanismos de regulación y control que mantienen automáticamente la temperatura requerida de aire caliente en la carcasa. Los cilindros de gas generalmente están hechos de aleaciones de aluminio. El propano líquido en ellos está bajo una presión de 10-20 atmósferas, y por encima del propano líquido hay propano gaseoso que ingresa a la mecha, que se quema desde el comienzo del vuelo hasta el final. El regulador ajusta la potencia de combustión de la mecha. El propósito de la mecha es encender el quemador principal durante el vuelo. Después de calentar el aire en la carcasa a la temperatura requerida, el quemador principal se apaga para ahorrar gas. Cuando el piloto nota en el variómetro el inicio de la bajada del globo aerostático, que se produce por el enfriamiento del aire de la coraza, se vuelve a encender el quemador principal, se calienta el aire y el globo aerostático asciende. La potencia del quemador de los globos aerostáticos modernos es de 1,8 a 4,6 MW. Sin embargo, el aire en la envoltura se puede calentar, no solo quemando cualquier combustible a bordo del globo. Hay otra fuente de calor: el sol. Y si la carcasa está pintada de negro, acumulará energía solar. De acuerdo con este principio, en 1973 en los Estados Unidos, se construyó el globo aerostático Solar Firefly, que volaba usando solo la energía de la luz solar. En Francia, se han desarrollado varios globos aerostáticos utilizando la radiación infrarroja del sol. Recibieron el nombre de MIR. Su principal diferencia es que el aire en el caparazón se calienta no solo por la radiación atmosférica del rango infrarrojo, sino también por la tierra. La carcasa MIR se divide en dos partes. La parte superior prácticamente no emite radiación infrarroja debido al revestimiento especial de la superficie exterior de la carcasa, por ejemplo, mylar aluminizado, por lo que el calor se acumula debajo. La parte inferior está hecha de película de polietileno transparente con un orificio en la parte inferior. Cuando un aerostato de este tipo vuela sobre un área de la tierra donde el flujo de calor se dirige hacia arriba, la cubierta se calienta y aparece una fuerza de elevación aeroestática adicional. Durante el día, el globo sube, por la noche desciende, pero no hasta el suelo, sino hasta cierta altura, donde la radiación de la tierra es suficiente para mantener una temperatura elevada del aire en la coraza. Por supuesto, la altitud de vuelo del globo dependerá de muchos factores: la latitud de la zona y las estaciones del año, la claridad del cielo y la hora del día, etc. En la estratosfera, la elevación aeroestática del calor del sol y la tierra es siempre positivo, es decir, el globo puede volar sobre toda la superficie de la tierra de día y de noche. La altitud de vuelo diurna y nocturna le permite cambiar la válvula de aire ubicada en la parte superior de la carcasa y controlada por un pequeño motor alimentado por una fuente de energía a bordo. Cuando la válvula está abierta, el aire caliente en la carcasa es reemplazado por aire frío que ingresa por el orificio inferior, cuyo diámetro es mayor que el diámetro de la válvula. Además, el volumen de la cáscara permanece constante. Los vuelos de varios días en globos aerostáticos estimularon el espíritu competitivo de los aeronautas. Muchos entusiastas de la aeronáutica soñaban con volar alrededor de la Tierra. Al principio, se hicieron intentos de volar sobre cualquier océano. El Atlántico resultó ser el más adecuado, cuya parte norte está salpicada de numerosas rutas aéreas y marítimas. Esto facilitó el seguimiento del vuelo y la búsqueda de temerarios que se aventuraran a volar por el Atlántico. El 14 de septiembre de 1984, el estadounidense D. Kittinger, de 58 años, ex piloto militar de pruebas, partió de la ciudad de Caribou en Maine y, gracias a un fuerte viento de cola, terminó frente a las costas de Francia en unas 70 horas. . La ruta de su vuelo pasó por Terranova, luego al sur de Groenlandia y antes de Irlanda giró bruscamente hacia el sureste. Esto dificultó un poco la elección de un lugar de aterrizaje, ya que sobre Europa el aeronauta resultó estar mucho más al sur de los lugares donde estaba previsto el aterrizaje. Volando por las estribaciones septentrionales de los Pirineos y la costa mediterránea de Francia, aterrizó en una zona boscosa cercana a la ciudad italiana de Savona. El final fue difícil, el aeronauta salió despedido de la góndola desde una altura de tres metros, se fracturó la pierna y fue trasladado de inmediato al hospital. En 1998, Steve Fossett estableció el récord de vuelo. Hizo un vuelo en la víspera de Año Nuevo, colgó toda la góndola con cilindros de propano para calentar el aire en el caparazón por más tiempo. Sin embargo, en el vuelo, le sucedieron problemas: el sistema de calefacción de la computadora de la cabina falló y comenzó a congelarse. Tuve que descender a las capas más cálidas de la atmósfera. A una altitud de 914 metros, el aeronauta cruzó la frontera rusa en la región de Anapa. Después de un tiempo, recibió una señal sobre un descenso de emergencia: el equipo finalmente falló y se vio obligado a aterrizar cerca de la granja Grechanaya Balka, en el territorio de Krasnodar. El poseedor del récord en 1998 fue una tripulación internacional formada por el suizo Bertrand Picard, el belga Bim Verstraeten y el inglés Andy Elson. Partiendo de Europa hacia los cielos sin mucho alboroto en la pelota "Bratling Orbiter-2", volaron más de veinte mil kilómetros. Pero, habiendo caído en condiciones climáticas adversas, se vieron obligados a aterrizar en Birmania. La emoción creció. En 1999, equipos de diferentes países comenzaron uno tras otro y la mayoría de las veces fallaron. La lucha principal estalló entre los europeos. Los británicos Andy Elson y Colin Prescott, partiendo primero desde España el 17 de febrero de 1999, estuvieron más de doce días en el aire, batiendo el récord mundial de duración y alcance del vuelo, pero aun así se vieron obligados a aterrizar: se quedaron sin combustible. Siguiendo a los poseedores del récord, se lanzó otro globo, que partió el 1 de marzo, el domingo por la mañana, desde la localidad suiza de Chateau d'Eu con el mismo objetivo: realizar un vuelo sin escalas alrededor de nuestro planeta. Su comandante era el nieto del famoso científico y viajero suizo Auguste Picard - Bertrand. Se le impidió despegar a tiempo, es decir, en la víspera de Año Nuevo, por dos razones: el clima adverso y la falta de permiso de Beijing para sobrevolar el espacio aéreo chino. Los compartimentos del Orbiter 3 no estaban llenos de helio, sino de propano, por lo que resultó ser más grande y pesado que el globo de Elson y Prescott. Su altura era de 55 metros y pesaba 9 toneladas. Pero pudo tomar grandes suministros de combustible y esto, al final, valió la pena. “Picard y su compañero, el piloto británico Brian Jones, esperaban dar la vuelta a la Tierra en 16 días”, escribe S. Nikolaev en la revista Tekhnika-Youth, “teniendo como ventaja el permiso para sobrevolar la parte sur de China. , la expedición distó mucho de ser sencilla "Tuvimos que empezar con un fuerte viento de tierra, sin esperar a que hiciera buen tiempo, porque Picard temía perderse las corrientes estratosféricas favorables. Inmediatamente después de la salida fueron llevados a España. Sin embargo, lo consiguieron para enderezar ligeramente la dirección del vuelo, atravesar Mauritania hacia una corriente de aire favorable, que los envió hacia India, China y a través del Océano Pacífico hacia California ... Varias veces la pelota se congeló y comenzó a perder altura rápidamente. También hubo fallas en el suministro de oxígeno y en los sistemas de control de la pelota... Solo cuando el globo "Orbiter-3" en el decimoctavo día pasó el continente americano y terminó sobre el Atlántico, los aeronautas comenzaron a esperar seriamente el éxito de su expedición. La esperanza les dio fuerzas, que para entonces ya se estaban agotando. Los aeronautas informaron al puesto de control que uno de sus calefactores no funcionaba y que la temperatura a bordo no superaba los ocho grados centígrados. Ambos tienen resfriados severos. Bertrand Piccard, psiquiatra de profesión, se vio incluso obligado a recurrir a la hipnosis para recuperar sus fuerzas.
El 21 de marzo, alrededor de las diez de la mañana, los aeronautas increíblemente cansados, después de haber volado más de cuarenta mil kilómetros, pudieron salir de su estrecha cabina. "El águila ha aterrizado", dijeron por radio a Suiza, aterrizando cerca del pueblo de Mut, que se encuentra a 800 kilómetros al suroeste de El Cairo. Así que el récord está establecido. ¿Con qué deberían soñar ahora los aeronautas modernos? ¿Sobre volar sobre ambos polos? O organiza carreras de globos alrededor del mundo: ¿quién viajará más rápido alrededor del mundo? Probablemente tenga más sentido ir por el otro lado. Especialistas de la NASA han construido un globo gigante con forma de calabaza para la investigación astronómica. Su diámetro es de unos 128 metros y su altura de 78. Uno de los intentos en la primavera de 2001 terminó en fracaso. La pelota se hundió por una fuga, elevándose a una altura de 20 kilómetros. Se supone que tal gigante flotará a una altitud de 35 kilómetros con 1350 kilogramos de equipo científico y permanecerá en el aire hasta cien días. Y durante este tiempo, en presencia de vientos favorables, dará cinco vueltas a nuestro planeta. En este caso, todo el control se realizará por radio y utilizando el piloto automático. Está previsto utilizar paneles solares para alimentar los sistemas de a bordo. Lanzar un globo costará al menos tres veces menos que lanzar un satélite, y el equipo transportado en paracaídas se puede usar varias veces. Los estudiantes de diseño estadounidenses Eric Reuter y David Goodwin propusieron otro proyecto original: un dirigible de 180 metros flotaría en el cielo como un clíper. La parte inferior de su estructura vertical servirá como quilla estabilizadora, mientras que los pontones llenos de helio -el central y dos laterales- funcionarán como velas. El globo gigante se puede utilizar como base científica o como avión turístico. Autor: Musskiy S.A.
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