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Ballon

Ein Ballon (Aussprache: [baˈlõː, baˈlɔŋ], süddt., österr. und schweiz. [baˈloːn]) ist eine nicht selbsttragende, gasdichte Hülle, die mit Gas gefüllt ist und über keinen Eigenantrieb verfügt. Als Füllgas wird im Allgemeinen Luft (Heißluftballon, Luftballon) oder ein Traggas wie Helium oder Wasserstoff verwendet (Gasballon). Der Ballon kann in gefülltem Zustand verschlossen sein, wodurch das eingeschlossene Gas auch unter Druck stehen kann. Die gängigen Bauformen bemannter Ballons haben eine Öffnung nach unten. Dadurch kann das leichte Traggas nicht entweichen, aber Druckbelastungen oder Verformungen der Hülle z. B. durch Erwärmung des Gases oder beim Ändern der Flughöhe werden vermieden.

Bis in das 20. Jahrhundert wurden Ballone und Luftschiffe auch als Aerostaten bezeichnet. Im üblichen Sprachgebrauch werden bemannte Ballons nicht geflogen sondern gefahren. Die Besatzungsmitglieder von Ballonen sind die Ballonfahrer und wurden zu Anfang auch Luftschiffer genannt.

Inhaltsverzeichnis

Funktionsweise

Ist der Ballon mit erhitzter Luft oder einem leichtem Gas gefüllt, so dass sein Gesamtgewicht (bestehend aus Nutzlast, Hülle, Füllung) geringer ist als das Gewicht der Luft, die er verdrängt, verfügt er über statischen Auftrieb.

Deshalb fliegt ein Ballon technisch gesehen auch nicht, sondern er fährt. Das Verb fliegen ist für Fluggeräte schwerer als Luft reserviert, geräte leichter als Luft fahren, genau so, wie auch ein Schiff auf dem See fährt. (Lediglich in der Situation, in der ein Kinderballon zuerst aufgeblasen und dann losgelassen wird, so dass er aufgrund des Rückstosses der ausströmenden Luft davonfliegt, kann man korrekt sagen, dass der Ballon tatsächlich fliegt.)

Ballongas

Als Ballongas für Kinderballone ist aus Sicherheitsgründen nur das unbrennbare Edelgas Helium zugelassen.

Manntragende Ballone (wie auch Luftschiffe) werden jedoch in aller Regel mit Wasserstoff gefüllt, da Helium viel zu teuer wäre. Ausserdem ist Helium doppelt so schwer wie Wasserstoff (He hat Atommasse 4, H2 hat Atommasse 2). Auch wenn das nur zu einer Auftriebseinbusse von rund 8% führt (wichtig ist ja nicht das absolute Gewicht, sondern die Differenz zum Gewicht der Luft), so müsste das Ballonvolumen dennoch vergrössert werden, was die Kosten noch zusätzlich in die Höhe treiben würde. Da Wasserstoff aber brennbar ist, muss vor allem während des Füllvorgangs extrem vorsichtig vorgegangen werden. Dabei gilt nicht nur selbstverständlich ein absolutes Rauchverbot, sondern auch weniger offensichtlichen Gefahrenmomenten wie z.B. der elektrostatischen Aufladung muss durch geeignete Sicherheitsvorkehrungen (z.B. durch leitfähige Ballonhüllen) Rechnung getragen werden.

Siehe auch: Traggas

Geschichte

Geschichte der Heißluftballone

Die Papierfabrikanten Joseph Michel Montgolfier & Jacques Étienne Montgolfier versuchten es zuerst mit Wasserdampf, was jedoch eine Katastrophe war, und aus diesem Grund stiegen sie dann auf Heißluft um. Es soll jedoch noch einen anderen Grund geben:

Anekdote

Die beiden sollen eines Tages eine Frau beim Wäschetrocknen beobachtet haben, die unter der Wäscheleine ein Feuer angezündet hatte, damit die Wäsche schneller trocknet. Dabei soll ihnen aufgefallen sein, dass sich die großen Betttücher nach oben wölbten, obwohl kein Wind ging. Nach vielen Experimenten fanden sie heraus, dass das Feuer die Luft erwärmt hatte. Diese war nach oben gestiegen und hatte die Betttücher aufgebläht. Diese Idee wollten die Beiden im größeren Stil weiterführen.

Dort ließen sie den ersten, unbemannten Heißluftballon mit Hilfe heißer Luft aufsteigen. Da sie keine Naturwissenschaftler waren, gingen sie davon aus, dass es der Rauch sei, der den Ballon zum Steigen bringt. Daher bevorzugten sie stark qualmende Feuer mit Stroh und Schafswolle um die Luft zu erhitzen.

Am 7., 9. oder 14. Juni 1783 (je nach Quellenangabe) ließen sie den ersten größeren Ballon vor Publikum in Annonay steigen. Der Ballon war aus Leinwand und mit Papier abgedichtet. Der Flug soll Berichten nach rund 10 Minuten gedauert haben, wobei der Ballon auf eine Höhe von 1,5 km aufgestiegen sein soll.

Davon erfuhr der damalige französische König Ludwig XVI. (Frankreich) und forderte die Brüder auf, ihm diesen Ballon zu demonstrieren. Gleichzeitig erging von ihm der Befehl an die Akademie der Wissenschaften, selber Versuche mit der Luftkugel in Paris durchzuführen.

Geschichte der Gasballone

Ganz anders als die Gebrüder Montgolfier arbeitete Jacques Alexandre César Charles. Da er als Physiker an der Physik des Ballonaufsteigens interessiert war, ging er auf eine ganz andere Weise an das Projekt, welches ihm vom König übertragen worden war. Durch sein Wissen über Gase konnte er deren Eigenschaften nutzen und konstruierte so zusammen mit den Brüdern Anne-Jean Robert und Marie-Noël Robert einen dichten Seidenballon. Diesen füllte er mit Wasserstoffgas.

Der erste erfolgreiche Flug war am 20. August 1763. Der Ballon hatte einen Durchmesser von rund vier Metern und konnte bis zu neun Kilogramm mit sich führen. Der Flug dauerte 45 Minuten und führte vom Pariser Marsfeld bis ins benachbarte Dorf Gonesse. Die Bewohner des Dorfes hielten den Ballon jedoch für ein Ungetüm aus der Hölle und rückten ihm mit Mistgabel und Sensen auf den Leib.

Davon abgesehen konnte Charles den Flug als Erfolg verbuchen, denn er hatte auch bewiesen, dass es nicht der Rauch ist, der den Ballon zum Steigen bringt. Zudem wurde der Wasserstoffgasballon nach ihm Charlière benannt.

Seinen ersten bemannten Flug führte er am 1. Dezember 1783 durch, wobei die Produktion des nötigen Wasserstoffgases aus Eisenspänen und Schwefelsäure fast drei Tage dauerte. Er blieb für zwei Stunden in der Luft und machte dann eine Zwischenlandung im 36 Kilometer entfernten Dorf Nesles-la-Vallée. Danach stieg Charles noch einmal selbst alleine auf. Damit war er der erste Mensch, der alleine in einem Ballon aufstieg. Trotz dieses Erfolges hatte er den Wettstreit mit den Gebrüder Montgolfier verloren – um nur 10 Tage. Doch ganz geschlagen war Charles nicht, denn die Wasserstoffgasballone lösten sehr bald die Montgolfieren ab, da man mit ihnen mehrere Stunden in der Luft bleiben konnte. Den Heißluftballonen gingen hingegen schon nach kurzer Zeit die Brennstoffvorräte aus.

Heißluft-Gas-Hybrid

Es gab zu dieser Zeit auch schon Personen, die sich mit der Kombination der beiden Auftriebsmedien Traggas und Heißluft beschäftigten. So der französische Physiker und ersten Ballonfahrer der Welt Jean-François Pilâtre de Rozier.

Er entwickelte einen Ballon, der aus einer Kugel mit Wasserstoffgasfüllung bestand, an dessen unterer Seite ein mit Luft gefüllter beheizbarer Zylinder angefügt war. Diese Konstruktionsart mit separaten Bereichen für Heißluft und Gas wird - unabhängig von der Wahl des verwendeten Traggases - bis heute nach ihm benannt (Rozière).

Am 15. Juni 1785 startete er mit solch einem Gefährt von Boulogne-sur-Mer aus mit dem Ziel, den Ärmelkanal zu überqueren. Die Heißluft erwärmte den Wasserstoff aber bald so stark, dass die Gashülle zu zerplatzen drohte. Mittels eines außen auf der Hülle nach oben reichenden Hanfseils konnte Rozier zwar ein Ablassventil betätigen, jedoch entstand Reibungselektrizität auf der Hülle, deren elektrostatische Entladung dann das ausströmende Wasserstoffgas in 900 Metern Höhe entzündete. Während das Gas abbrannte fiel das Luftfahrzeug noch vor der Küste aufs Festland. Rozier und sein Mitfahrer Pierre Romain verstarben kurz darauf, noch an der Absturzstelle. Damit waren sie die ersten Todesopfer der Luftfahrt.

Zu diesem Zeitpunkt hatten auch alle anderen Hybridballone mit konstruktiven Unzulänglichkeiten zu kämpfen und brachten keine nennenswerten Erfolge hervor.

Die Rozièren, die seit den 1970er Jahren Verwendung finden, werden mit unbrennbaren Traggasen befüllt. Während gewöhnliche Heißluftballone einige Stunden und bemannte Gasballone einige Tage fahren können, eignen sich Rozièren insbesondere für mehrwöchige Reisen. Außer Richard Bransons Überquerungen von Atlantik und Pazifik mit riesigen Heißluftballonen, wurden diese Stecken und die beiden erfolgreichen Weltumrundungen nur mit heliumbefüllten Rozièren bewältigt.

Weiterer Verlauf der Geschichte

James Glaisher, Vorstand des meteorologischen Institutes von Greenwich und der Ballonpilot Henry Tracey Coxwell erreichten 1862 eine Höhe von 9000 Meter im offenen Ballonkorb. Sie hatten ein wissenschaftliches Programm vorbereitet, um die Entstehung bestimmter Wettererscheinungen und die Grenze der Lebensfähigkeit des Menschen zu erforschen. Sie hatten weder Sauerstoff noch Druckanzüge an Bord. Beide Forscher fielen zeitweise in Ohnmacht und nur der Umstand, dass der Ballon von selbst zu sinken begann, rettete ihnen das Leben.

Die größte Höhe im offenen Korb in der Geschichte der Ballonfahrt erreichten der Ballonführer Alexander Dahl, der Meteorologe Dr. Galbas und Popp am 31. August 1933 im Spezial-Höhenballon „Bartsch v. Sigsfeld“ mit 11.300 Meter. Diese Leistung wurde bisher im offenen Korb nie mehr überboten. Weil das Unternehmen rein wissenschaftlich war, gilt sie nur indirekt als Weltrekordleistung. Alexander Dahl gelang dabei mit einer speziellen Infrarotkamera die erste Aufnahme der Erdkrümmung. Die letzte Höhenfahrt mit dem Ballon „Bartsch v. Sigsfeld“ brachte den Meteorologen Schrenk und Masuch 1934 den Tod.

Erstmals mit luftdicht verschlossener Kabine stieg der Physiker Auguste Piccard 1932 bis auf 16.201 m (Luftdruckmessung) bzw. 16.940 m (geometrische Messung) Höhe. Den Rekord halten Malcolm D. Ross und Victor E. Prather, die 1961 über dem Golf von Mexiko auf 34.668 m Höhe stiegen.

Den Höhen-Weltrekord für unbemannte Ballone hält nach der Ausgabe des Guinness-Buchs von 1991 mit 51,8 Kilometern ein Winzen-Ballon mit einem Volumen von 1,35 Millionen Kubikmetern, der im Oktober 1972 in Chico, Kalifornien, USA, gestartet wurde. Dies ist die größte Höhe, die ein Flugkörper erreicht hat, der zum Fliegen primär auf das Medium Luft angewiesen ist. Nur Raketen, Raketenflugzeuge und Geschosse können größere Höhen erreichen.

Die sowjetische Venussonden Vega 1 und 2 setzten 1984 in der Atmosphäre der Venus zwei Wetterballons aus, die über zwei Tage hinweg vom Mutterschiff verfolgt werden konnten.

2003 bis 2006 wurde in Deutschland der Heissdampfaerostat HeiDAS UH entwickelt. Mittels ausgeklügelter Technik und Material gelingt das Abheben eines Ballons mit 4 m Durchmesser in einer Halle.

Arten und Verwendung

Freiballons sind im Gegensatz zu Fesselballons nicht mit dem Erdboden verbunden. Sie werden vom Wind durch die Luft getrieben.

Kleine Ballons (Volumen einige Liter)

Mittlere Ballons (Volumen einige hundert bis 4000 Liter)

FlyingScreen

Große Ballons (Volumen 2200 bis 12000 Kubikmeter)

Eine weitere Anwendung ist der, wie jeder Satellit mit einer Rakete in den Orbit geschossene, Ballonsatellit, der nur zum Erreichen eines großen Volumens mit winzigen Mengen Gases gefüllt ist.

Sonstiges

Ballontaufe

Oft wird für Ballonerstfahrer ein besonderes Ritual vollzogen. Die Teilnehmer stoßen auf die Fahrt an und schwören nie mehr "Ballonfliegen" zu sagen und außerdem jedem Ballonfahrer, den sie treffen, zu helfen. Anschließend wird eine Locke des Erstfahrers vom Piloten angesengt und sofort durch Champagner gelöscht. Als weitere Tradition gilt die Vergabe von Adelstiteln wie zum Beispiel: "Lieblich schwebendes Burgfräulein Christine über Neuschwanstein". Diese Tradition ist auf die Zeit zurückzuführen, als nur Adligen gestattet war, Ballon zu fahren. Heutzutage ist das Ritual auch unter dem englischen Namen "Propane and Champagne" bekannt.

Literatur

 Wiktionary: Ballon – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
 Commons: Ballon – Bilder, Videos und Audiodateien