热气球人类最早的航空器_李嘉骞
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另外，高空和低空的风速、风向是有差别 的。在近地面，受地形、建筑物影响，风向会 有所改变，风速也会明显减小。如果早晨或傍 晚从地面飞向空中，每几米或每十几米都可能 有明显的风向变化，有时风向甚至是相反的。 飞行员在空中体验各个高度的不同风向，然后 操纵气球升或降至自己所需要的风向那一高 度，并保持在这一风层飞行，便可以达到自己 要飞往某个目标的目的。简单地说，风吹向哪 里，气球就飞到哪里；风速有多快，气球飞行 速度就可以有多快。
1960 年 10 月 21 日，第一个现代材料的热气球 （被称为现代热气球） 在美国飞行成功，现代热气
球的出现对热气球的应用和普及产生了极大的推 动作用。1966 年，欧洲也出现了第一个现代热气 球。之后，这项活动很快得到推广普及。
1973 年，在美国的新墨西哥城举办了第一 届热气球世界锦标赛。此后，每两年在世界不 同地点举办一届比赛。国际航空联合会对热气 球飞行还设有不同类型和级别的升空高度、续 航时间、飞行距离等项目的世界纪录。
孔明灯
孔明灯与今
天的热气球相比， 两者的工作原理十 分相似：当空气受 热膨胀后，密度会 变小从而带动物体 向上升起。由此可 见，孔明灯算得上 是最原始的热气 球。只不过，孔明 灯是不能载人的。
载人热气球的 发 明 者 是 法 国 的 蒙 蒙特哥菲尔热气球 特哥菲尔兄弟。燃烧物体时，浓烟滚滚升空， 放在炉火上烘烤的衣物能被炉火散发的热气掀 起上飘，这让他们颇受启发，萌生了制作热气 球的念头。
1783 年 11 月 21 日，蒙特哥菲尔兄弟将他们 精心制作的 2200 立方米的热气球放到巴黎市中 心，请两名法国青年乘上气球。气球升到了 1000 米的空中，飞行了 25 分钟，飞行距离达 10 千米，创造了人类首次升空的历史。这次飞行 比莱特兄弟的飞机飞行整整早了 120 年。
在蒙特哥菲尔兄弟研究热气球的同时，法 国物理学家贾克·查尔斯也开展了氢气球的研究 工作。1783 年 8 月 27 日，查尔斯放飞了一个直 径将近 4 米的氢气球。它升空后飞行了 45 分钟， 飘到了 25 千米以外后落地。1783 年 12 月 1 日， 查尔斯亲自驾驶他制作的氢气球与 M.N.罗伯特 成功升空，他们飞行了两个小时，飞行距离 36 千米。热气球和氢气球的相继载人飞行成功开 创了人类乘坐气球升空的历史。
热气球靠什么飞起来
热气球主要由气囊、用于加热空气的燃烧 器以及装载人员或物品的吊篮三部分组成。
气囊由高强度的尼龙或涤纶布制成，虽然材 料薄、重量轻，却非常结实。燃烧器是热气球的 心脏，当主燃烧器点燃时，火焰可达 2~3 米高，
伞裆
伞阀
布块 气 囊
伞圈 燃烧器伞阀拉绳 Nhomakorabea吊篮燃料罐 热气球结构
2013.4 上 百科知识 17
1782 年，蒙特哥菲尔兄弟开始了对热气球 的研究。1782~1783 年上半年，他们多次制作热 气球模型进行升空试验。1783 年 6 月，蒙特哥菲 尔兄弟用亚麻布和纸做了 1 个 800 立方米的热气 球，在球体下方燃烧稻草，以便让热气球升 空。他们认为，浓烟有助于气球升空，在稻草 中又特意加些湿布和腐肉。滚滚浓烟充入气 球后，气球升空近千米高，飞行了 2000 米远。
1999 年 3 月 20 日，瑞士飞行员皮卡特和英 国飞行员琼斯驾驶“百年龄”三号混合热气 球 ， 飞 行 了 19 天 21 小 时 47 分 钟 ， 飞 行 距 离 40814 千米，实现了环球不着陆探险飞行。2002 年 7 月 2 日，美国飞行员史蒂夫·福塞特完成了单 人飞行 30299 千米的环球热气球飞行创举。
流的流速达到一年中的峰值，最快可达每小时 400 千米，所以，飞行者通常选择冬季尝试环球 飞行。
除了观光还能做什么
热气球是人们接触天空最便捷也是相对花 费较小的一种方法，除了用于观光，它在科研 和军事领域也发挥着作用。
气象观测 用橡胶或塑料等材料制成球皮，充以氢、 氦等比空气轻的气体，携带仪器升空，可以进 行高空气象观测。大型非膨胀性的薄膜塑料气 球在边界层探测、全球范围内定高的水平探测 以及平流层的探测试验方面有着广泛的应用。 军事用途 舰队预警用：将雷达系统天线部分载于热 气球上，再将热气球拴到军舰的大桅杆上，无 需动力也可远观八方。 指示潜艇攻击目标用：距敌 200 千米放一个 气球出去，锁定目标，可为鱼雷或巡航导弹指 示目标。 战备执勤用：国境线上隔 300~500 千米拴一 个热气球，上面布置雷达及导弹，发现敌方可 疑飞行器，便自动发射。 未来发展 随着科学技术的日益进步，热气球的使用将 不仅仅限于大气层内部，而是向广阔的宇宙进 发。航天飞机退出历史舞台后，美国宇航局目前 正在研发一种费用低廉的太空探索方式——使用 热气球前往太阳系的其他行星及其卫星。 热气球可以执行无人任务，负责运送设 备。它们的潜在目的地很多，第一站将是土星 的最大卫星——土卫六“泰坦”。宇航局的喷气 推进实验室设计了一种热气球，为了能够在太 空飞行中幸存，它必须能够经受住大约-180℃ 的低温考验。目前，美国俄勒冈州近太空公司 正对热气球原型进行高空测试。公司总裁蒂姆· 拉赫迈尔表示：“我们能够模拟它们必须要穿过 的火星大气层。”
K 科技视野 EJISHIYE
把气囊内部的空气迅速加热，以产生升力。点火 燃烧器是主燃烧器的火种，一直保持着不被风吹 灭的状态。吊篮由藤条编制而成，着陆时能起到 缓冲作用。它好比机舱，用来乘载飞行员、乘 客、燃料瓶以及温度表、高度表、升降表等飞行 仪表。另外，热气球上一般备有两套燃烧系统， 以防在空中出现故障。热气球通常用的燃料是丙 烷或液化石油气，气瓶固定在吊篮内，一只热气 球能自带 80 千克的液体燃料。
由于热气球的飞行受到风速、风向、气压等 因素综合影响，飞行过程中有许多不确定性，因 此，对于驾驶员的技术要求非常高。
一天中太阳刚刚升起时或太阳下山前一两 个小时，是热气球飞行的最佳时间，因为此时 的气流很稳定。大风、大雾都不利于热气球的 飞行。按照规定，风速小于 6 米/秒，能见度大 于 1500 米，而且飞行空域内无降水，才可以自 由飞行。对于热气球环球飞行来说，最大影响 因素就是气候。每年的 12 月和 1 月，北半球高空
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热气球 人类 最早的航空器
■ 李嘉骞 沈海军
热气球是人类历史上最早的航空器，比飞 机的发明早了 100 多年。迄今为止，全世界已有 2 万多个热气球。在欧美等发达国家，几乎每天 都有热气球赛事活动。
从孔明灯到载人热气球
世界公认的最古老的“热气球”是在中国
古 代 出 现 的 孔 明 灯 ， 它 已 有 至 少 1000 年 的 历
1785 年 6 月 5 日，人类首次升空者之一的 J. F.P.罗齐埃与某制造商共同研制热气与氢气的混 合气球。不幸的是，在第一次试飞时，气球在 空中着火失事，罗齐埃遇难。为了纪念这位勇 敢的先驱，现代环球飞行所使用的混合型气球 被命名为“罗齐埃气球”。
走向现代应用
由于球囊材料和燃料等方面的原因，热气 球在被发明后的 170 多年间都难以推广应用。直 到 1956 年 4 月 15 日，气囊空气加温的难题才最 终解决。那天，美国人詹姆斯·孔托使用装备了 新 型 丙 烷 燃 烧 器 的 热 气 球 ， 成 功 飞 行 了 26 分 钟。其后，热气球球囊材料使用了质量轻、强 度大的美国军用降落伞尼龙布。新的燃料和球 体材料为热气球的发展带来了光明的前景。
热气球利用加热的空气产生浮力飞行，主 要通过自带的机载加热器来调整气囊中空气的 温度，从而达到控制气球升降的目的。虽然被 叫作航空器，但热气球并不能像飞机那样自由 飞翔,飞行员只能操纵热气球改变其高度。热气 球的升与降同球体内的气温有关。球体内的气 温高，气球浮力增大，气球就上升；球体内空 气温度下降，球体产生的浮力小于自身的重 量，气球就下降。飞行员在吊篮内操纵着燃气 开关，随时调整气囊内的温度，进而操纵热气 球的升降。
史。那时候，人们将竹篾扎成方架，糊上纸，
制成灯笼，然后点燃下面托盘上的松脂，上升
的松烟会将灯笼托起升空。这种纸灯当时多用
于军事联络之用，又被称为“孔明灯”。它在民
间流传范围很
广，时至今日，
孔明灯的放飞活
动仍在持续，不
过其意义已不再
是过去的联络之
用，而是成为祈
福许愿的民间习
俗，变成中国传
统文化的一部分。
16 百科知识 上 2013.4
K 科技视野 EJISHIYE
同年 9 月 19 日，兄弟俩又在法国国王和众大臣面 前，把他们用亚麻漆布制作的 1 只 1400 立方米的 热气球 （直径 12 米、高 26 米），载着一只母鸭、 一只公鸡和一只绵羊，升到了 500 米高空，气球 在空中飞行了 8 分钟、4000 米后降落在巴黎郊 外。这次飞行为人类乘坐热气球升空建立了极 大的信心。
【责任编辑】 赵 菲
18 百科知识 上 2013.4
1960 年 10 月 21 日，第一个现代材料的热气球 （被称为现代热气球） 在美国飞行成功，现代热气
球的出现对热气球的应用和普及产生了极大的推 动作用。1966 年，欧洲也出现了第一个现代热气 球。之后，这项活动很快得到推广普及。
1973 年，在美国的新墨西哥城举办了第一 届热气球世界锦标赛。此后，每两年在世界不 同地点举办一届比赛。国际航空联合会对热气 球飞行还设有不同类型和级别的升空高度、续 航时间、飞行距离等项目的世界纪录。
孔明灯
孔明灯与今
天的热气球相比， 两者的工作原理十 分相似：当空气受 热膨胀后，密度会 变小从而带动物体 向上升起。由此可 见，孔明灯算得上 是最原始的热气 球。只不过，孔明 灯是不能载人的。
载人热气球的 发 明 者 是 法 国 的 蒙 蒙特哥菲尔热气球 特哥菲尔兄弟。燃烧物体时，浓烟滚滚升空， 放在炉火上烘烤的衣物能被炉火散发的热气掀 起上飘，这让他们颇受启发，萌生了制作热气 球的念头。
1783 年 11 月 21 日，蒙特哥菲尔兄弟将他们 精心制作的 2200 立方米的热气球放到巴黎市中 心，请两名法国青年乘上气球。气球升到了 1000 米的空中，飞行了 25 分钟，飞行距离达 10 千米，创造了人类首次升空的历史。这次飞行 比莱特兄弟的飞机飞行整整早了 120 年。
在蒙特哥菲尔兄弟研究热气球的同时，法 国物理学家贾克·查尔斯也开展了氢气球的研究 工作。1783 年 8 月 27 日，查尔斯放飞了一个直 径将近 4 米的氢气球。它升空后飞行了 45 分钟， 飘到了 25 千米以外后落地。1783 年 12 月 1 日， 查尔斯亲自驾驶他制作的氢气球与 M.N.罗伯特 成功升空，他们飞行了两个小时，飞行距离 36 千米。热气球和氢气球的相继载人飞行成功开 创了人类乘坐气球升空的历史。
热气球靠什么飞起来
热气球主要由气囊、用于加热空气的燃烧 器以及装载人员或物品的吊篮三部分组成。
气囊由高强度的尼龙或涤纶布制成，虽然材 料薄、重量轻，却非常结实。燃烧器是热气球的 心脏，当主燃烧器点燃时，火焰可达 2~3 米高，
伞裆
伞阀
布块 气 囊
伞圈 燃烧器伞阀拉绳 Nhomakorabea吊篮燃料罐 热气球结构
2013.4 上 百科知识 17
1782 年，蒙特哥菲尔兄弟开始了对热气球 的研究。1782~1783 年上半年，他们多次制作热 气球模型进行升空试验。1783 年 6 月，蒙特哥菲 尔兄弟用亚麻布和纸做了 1 个 800 立方米的热气 球，在球体下方燃烧稻草，以便让热气球升 空。他们认为，浓烟有助于气球升空，在稻草 中又特意加些湿布和腐肉。滚滚浓烟充入气 球后，气球升空近千米高，飞行了 2000 米远。
1999 年 3 月 20 日，瑞士飞行员皮卡特和英 国飞行员琼斯驾驶“百年龄”三号混合热气 球 ， 飞 行 了 19 天 21 小 时 47 分 钟 ， 飞 行 距 离 40814 千米，实现了环球不着陆探险飞行。2002 年 7 月 2 日，美国飞行员史蒂夫·福塞特完成了单 人飞行 30299 千米的环球热气球飞行创举。
流的流速达到一年中的峰值，最快可达每小时 400 千米，所以，飞行者通常选择冬季尝试环球 飞行。
除了观光还能做什么
热气球是人们接触天空最便捷也是相对花 费较小的一种方法，除了用于观光，它在科研 和军事领域也发挥着作用。
气象观测 用橡胶或塑料等材料制成球皮，充以氢、 氦等比空气轻的气体，携带仪器升空，可以进 行高空气象观测。大型非膨胀性的薄膜塑料气 球在边界层探测、全球范围内定高的水平探测 以及平流层的探测试验方面有着广泛的应用。 军事用途 舰队预警用：将雷达系统天线部分载于热 气球上，再将热气球拴到军舰的大桅杆上，无 需动力也可远观八方。 指示潜艇攻击目标用：距敌 200 千米放一个 气球出去，锁定目标，可为鱼雷或巡航导弹指 示目标。 战备执勤用：国境线上隔 300~500 千米拴一 个热气球，上面布置雷达及导弹，发现敌方可 疑飞行器，便自动发射。 未来发展 随着科学技术的日益进步，热气球的使用将 不仅仅限于大气层内部，而是向广阔的宇宙进 发。航天飞机退出历史舞台后，美国宇航局目前 正在研发一种费用低廉的太空探索方式——使用 热气球前往太阳系的其他行星及其卫星。 热气球可以执行无人任务，负责运送设 备。它们的潜在目的地很多，第一站将是土星 的最大卫星——土卫六“泰坦”。宇航局的喷气 推进实验室设计了一种热气球，为了能够在太 空飞行中幸存，它必须能够经受住大约-180℃ 的低温考验。目前，美国俄勒冈州近太空公司 正对热气球原型进行高空测试。公司总裁蒂姆· 拉赫迈尔表示：“我们能够模拟它们必须要穿过 的火星大气层。”
K 科技视野 EJISHIYE
把气囊内部的空气迅速加热，以产生升力。点火 燃烧器是主燃烧器的火种，一直保持着不被风吹 灭的状态。吊篮由藤条编制而成，着陆时能起到 缓冲作用。它好比机舱，用来乘载飞行员、乘 客、燃料瓶以及温度表、高度表、升降表等飞行 仪表。另外，热气球上一般备有两套燃烧系统， 以防在空中出现故障。热气球通常用的燃料是丙 烷或液化石油气，气瓶固定在吊篮内，一只热气 球能自带 80 千克的液体燃料。
由于热气球的飞行受到风速、风向、气压等 因素综合影响，飞行过程中有许多不确定性，因 此，对于驾驶员的技术要求非常高。
一天中太阳刚刚升起时或太阳下山前一两 个小时，是热气球飞行的最佳时间，因为此时 的气流很稳定。大风、大雾都不利于热气球的 飞行。按照规定，风速小于 6 米/秒，能见度大 于 1500 米，而且飞行空域内无降水，才可以自 由飞行。对于热气球环球飞行来说，最大影响 因素就是气候。每年的 12 月和 1 月，北半球高空
K 科技视野 EJISHIYE
热气球 人类 最早的航空器
■ 李嘉骞 沈海军
热气球是人类历史上最早的航空器，比飞 机的发明早了 100 多年。迄今为止，全世界已有 2 万多个热气球。在欧美等发达国家，几乎每天 都有热气球赛事活动。
从孔明灯到载人热气球
世界公认的最古老的“热气球”是在中国
古 代 出 现 的 孔 明 灯 ， 它 已 有 至 少 1000 年 的 历
1785 年 6 月 5 日，人类首次升空者之一的 J. F.P.罗齐埃与某制造商共同研制热气与氢气的混 合气球。不幸的是，在第一次试飞时，气球在 空中着火失事，罗齐埃遇难。为了纪念这位勇 敢的先驱，现代环球飞行所使用的混合型气球 被命名为“罗齐埃气球”。
走向现代应用
由于球囊材料和燃料等方面的原因，热气 球在被发明后的 170 多年间都难以推广应用。直 到 1956 年 4 月 15 日，气囊空气加温的难题才最 终解决。那天，美国人詹姆斯·孔托使用装备了 新 型 丙 烷 燃 烧 器 的 热 气 球 ， 成 功 飞 行 了 26 分 钟。其后，热气球球囊材料使用了质量轻、强 度大的美国军用降落伞尼龙布。新的燃料和球 体材料为热气球的发展带来了光明的前景。
热气球利用加热的空气产生浮力飞行，主 要通过自带的机载加热器来调整气囊中空气的 温度，从而达到控制气球升降的目的。虽然被 叫作航空器，但热气球并不能像飞机那样自由 飞翔,飞行员只能操纵热气球改变其高度。热气 球的升与降同球体内的气温有关。球体内的气 温高，气球浮力增大，气球就上升；球体内空 气温度下降，球体产生的浮力小于自身的重 量，气球就下降。飞行员在吊篮内操纵着燃气 开关，随时调整气囊内的温度，进而操纵热气 球的升降。
史。那时候，人们将竹篾扎成方架，糊上纸，
制成灯笼，然后点燃下面托盘上的松脂，上升
的松烟会将灯笼托起升空。这种纸灯当时多用
于军事联络之用，又被称为“孔明灯”。它在民
间流传范围很
广，时至今日，
孔明灯的放飞活
动仍在持续，不
过其意义已不再
是过去的联络之
用，而是成为祈
福许愿的民间习
俗，变成中国传
统文化的一部分。
16 百科知识 上 2013.4
K 科技视野 EJISHIYE
同年 9 月 19 日，兄弟俩又在法国国王和众大臣面 前，把他们用亚麻漆布制作的 1 只 1400 立方米的 热气球 （直径 12 米、高 26 米），载着一只母鸭、 一只公鸡和一只绵羊，升到了 500 米高空，气球 在空中飞行了 8 分钟、4000 米后降落在巴黎郊 外。这次飞行为人类乘坐热气球升空建立了极 大的信心。
【责任编辑】 赵 菲
18 百科知识 上 2013.4