氣球締造新傳奇

顧逸東

氣球是利用浮力原理升空的飛行器，很早就出現(xiàn)了。中國古代的孔明燈是熱氣球的早期雛形。人們用松脂等燃料維持燈籠內(nèi)空氣的較高溫度和較低密度，從而產(chǎn)生浮力，因此，孔明燈常被用于節(jié)慶活動和傳遞軍事信號。

1783年9月，作為造紙工匠的法國蒙特哥菲爾兄弟在凡爾賽宮廣場向王室和公眾演示了熱氣球飛行，兩個月后又完成了人類首次載人飛行。因此，法國被認為是氣球的故鄉(xiāng)。

后來，用浮力大的氫氣作為浮升氣體，用橡膠織物做氣囊的氣球、飛艇等發(fā)展起來，并在軍事、運輸、科研中廣泛應(yīng)用。再后來，由于著名的齊柏林越洋客運飛艇出了事故，飛艇從此衰落。而熱氣球延續(xù)至今，成為一項運動和娛樂項目。

科學(xué)走進氣球發(fā)展

氣球早期與科學(xué)結(jié)緣的著名事例，是奧地利物理學(xué)家赫斯用氣球發(fā)現(xiàn)宇宙線的實驗。

1911年至1912年，赫斯攜帶沃爾夫型金箔驗電器乘坐氫氣球進行了7次飛行實驗，發(fā)現(xiàn)海拔越高的地方，空氣電離越嚴重。因此，他判斷空氣電離可能是來自宇宙輻射。1914年，德國物理學(xué)家柯爾霍斯特將氣球升至9300米，測得空氣電離是地面的9倍，確認了赫斯的結(jié)果。

第二次世界大戰(zhàn)之后，由于高分子材料等技術(shù)的進步，氣球開始采用輕薄、耐低溫和廉價的聚乙烯薄膜制造，球膜重量從每平方米300克降低到約20克，這是一個巨大的進步。這樣的話，氣球飛行的高度更高了，攜帶的東西更多了。

氣球越飛越高，越載越重

氣球的高度和載重對科學(xué)研究非常重要。現(xiàn)代氣球能夠載荷數(shù)百公斤至數(shù)噸，飛到30～45千米，或者更高。這些氣球可以用于紅外線、宇宙線和微波背景觀測，大氣和地球環(huán)境等科學(xué)研究以及空間儀器和空間技術(shù)試驗。

隨著技術(shù)的進步，科學(xué)氣球已經(jīng)發(fā)展為成熟的高空和空間研究工具。很多國家的空間機構(gòu)都有科學(xué)氣球設(shè)施，氣球科學(xué)活動持續(xù)不斷，取得顯著成就。

氣球用于探測太空

美國、俄羅斯、日本、法國等國還開展了火星、金星、木星、土衛(wèi)六泰坦等太陽系天體氣球探測和火星大氣飛機等技術(shù)研究，在地球大氣中開展了一系列模擬試驗。

20世紀90年代初，中蘇氣球合作期間，蘇聯(lián)列別捷夫物理所的科學(xué)家提出，蘇-法合作“火星96”計劃擬用夜間著陸、白天升空的氣球大范圍探測火星風(fēng)場和地表物質(zhì)成分，需要在地球高空模擬火星氣球從容器中展開的實驗，希望中方提供60萬立方米氣球。后來，中國提供了氣球，蘇聯(lián)用氫氣設(shè)備交換達成了兩國合作。

小鏈接：科學(xué)氣球系統(tǒng)

包括氣球球體、發(fā)放系統(tǒng)和基地設(shè)施，以及視距或衛(wèi)星中繼測控數(shù)傳系統(tǒng)，氣球吊艙能源、定位、姿控、浮力控制、電子學(xué)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，飛行安全管理系統(tǒng)，吊艙回收降落傘等系統(tǒng)，以及搜尋回收和運輸?shù)仍O(shè)施。