Утром 4 июня 1783 года во французском городе Аннонай над потрескивающим огнем сырой шерсти и соломы раздулась большая льняно-бумажная оболочка. Когда веревки были разрезаны, глобус стремительно поднялся в небо, поднявшись почти на два километра и дрейфуя более десяти минут, прежде чем осторожно спуститься в виноградник. Это была не промышленная авария, а преднамеренная, засвидетельствованная демонстрация Жозефом-Мишелем и Жаком-Этьеном Монгольфье. Их воздушный шар превратил древнюю фантазию — летать как птица — в достижимое механическое достижение. То, что началось в тот день как любопытный эксперимент, изменило понимание атмосферы Земли, пригласило людей посмотреть на мир сверху и зажгло длинную траекторию аэронавигации, которая в конечном итоге приведет к турбинам, крыльям и космическим кораблям.

Предполетное увлечение

Задолго до того, как монтгольфисты сшили свой первый конверт, желание сбежать с земли вплеталось в искусство, миф и рудиментарную инженерию. Китайские воздушные змеи подняли наблюдателей высоко еще в шестом веке, а ноутбуки Леонардо да Винчи изобиловали хлопающими конструкциями орнитоптера и спиральными воздушными винтами, которые намекали на возможность механического полета. В конце 17 века иезуитский священник Франческо Лана де Терци набросал вакуумный дирижабль, поддерживаемый тонкими медными сферами, в то время как бразильский изобретатель Бартоломеу де Гусмао, как сообщается, запустил небольшой, беспилотный бумажный воздушный шар в помещении для португальского двора в 1709 году. Тем не менее, ни одно из этих исследований не было переведено в надежный, повторяемый метод ухода с поверхности. Задача оставалась: как создать подъемную силу, достаточно сильную, чтобы нести не только себя, но груз и в конечном итоге человека. Братья Монгольфье, ни ученые, ни аристократы, не

Братья Монгольфье: бумажники и изобретатели

Жозеф-Мишель и Жак-Этьен Монгольфье были 12-м и 15-м из 16 детей в семье, которая владела процветающей бумажной фабрикой в регионе Ардеш во Франции. Иосиф, старший брат, имел беспокойный, интуитивный ум; он, как известно, создавал сложные бумажные модели и размышлял о природных явлениях с чисто эмпирической точки зрения. Жак-Этьен, обученный архитектуре и математике, привносил структурную дисциплину и дар публичного общения. Вместе они сформировали изобретательное партнерство, скромные деловые ресурсы которого дали им доступ к большим количествам легкой бумаги и ткани.

Вдохновение Джозефа часто прослеживается до простого домашнего зрелища: поднимающийся пепел и дым из камина. Он предположил, что если бы нагретый воздух мог быть пойман в ловушку внутри легкого контейнера, сам контейнер мог бы плавать. В 1782 году он построил небольшую камеру тафты, держал ее над пламенем и наблюдал, как она поднимается к потолку. Поощренные, братья эскалировали свои эксперименты, перемещаясь из крошечных бумажных пакетов в куб из шелка, растянутый над деревянной рамой. В то время как их ранняя гипотеза — что уникальный «газ Монтгольфье» был произведен путем сжигания соломы и шерсти — была неверной, эмпирический результат был неуязвим: нагретый воздух внутри оболочки был менее плотным, чем окружающая атмосфера, создавая плавучесть. Монгольфье наткнулись на принцип, который будет нести их имя через континенты.

Наука о плавучести

Физика за воздушным шаром Монгольфье была уже многовековой, закрепленной в принципе Архимеда: объект, погруженный в жидкость, испытывает силу, равную весу жидкости, которую он вытесняет. Для воздушного шара «жидкость» - это окружающий воздух. Когда воздух внутри оболочки нагревается - обычно до 120 градусов Цельсия выше температуры окружающей среды - он расширяется, уменьшая его плотность. Разница между весом горячего воздуха внутри и более холодным внешним воздухом, который он вытесняет, создает чистый подъем. Братья не полностью сформулировали эту теорию в то время, приписывая «электрический дым» для подъемника, но их инженерные интуиции были звуком. Современные воздушные шары работают по точно такому же принципу, хотя соломенные ямы 18-го века были заменены точными пропановыми горелками, которые контролируют температуру и высоту с гораздо большей утонченностью.

Несмотря на простоту идеи, ее выполнение безопасно требовало тщательного внимания к материалам. Ранние конверты были построены из нескольких слоев бумаги, скрепленных пуговицами и усиленных сеткой шнурков. Открытый рот внизу позволял непрерывно подпитывать воздушный шар теплом во время полета, не позволяя воздуху слишком быстро охлаждаться. Это дизайнерское наследие сохраняется в сегодняшнем воздушном шаре, где большое отверстие в основании, называемое ртом, все еще допускает пламя горелки и выдает избыточное давление.

Первый публичный запуск в Анноне

Братья тщательно выбрали 4 июня 1783 года для своей первой публичной выставки. Городская площадь Аннонея предложила центральную точку сбора, а позиция Этьена де Монгольфье как уважаемого производителя придала авторитет. Первый воздушный шар, сфера мешковатой одежды и три слоя бумаги, размером примерно 12 метров в диаметре. Репортер из Парижского журнала был под рукой, чтобы записать событие. Местные сановники и любопытная толпа наблюдали, как конверт, питаемый дымным огнем влажной шерсти и рубленной соломы, раздувался в гигантскую сферу. Когда он был выпущен, он взлетел на оценочную высоту от 1600 до 2000 метров и покрыл горизонтальное расстояние около двух километров, прежде чем воздух внутри остыл и осел в поле, слегка поет, но структурно неповрежденный.

Новости о полете достигли Парижа за считанные дни, вызвав как волнение, так и скептицизм. Французская академия наук пригласила Монгольфье повторить эксперимент. 11 сентября 1783 года братья построили в Париже новый, более крупный воздушный шар, на этот раз украшенный замысловатыми мотивами и королевским шифром. Тот испытательный полет удался, но настоящая драма развернулась через восемь дней в Версале.

Версальская демонстрация: животные Альофт

19 сентября 1783 года на привокзальной площадке Версальского дворца король Людовик XVI и королева Мария Антуанетта собрались с тысячами зрителей, чтобы стать свидетелями полета, перевозившего первых живых пассажиров. Воздушный шар, сделанный из хлопчатобумажной ткани, покрытой квасцами для огнеупора и облицованный бумагой, стоял около 18 метров в высоту. Под ним подвешивалась плетеная корзина, а в корзину шли овца, утка и петух — овца, потому что ее физиология считалась похожей на человеческую, утка — как контроль над крылатыми существами, а петух — как дополнительный птичий контраст.

Полет длился примерно восемь минут, достиг около 500 метров и покрыл три километра. Когда корзина коснулась в лесу Вокрессона, все три животных были найдены живыми и видимо невредимыми. Утка осталась спокойной, петух получил небольшую травму крыла (вероятно, вызванную шустриванием корзины), а овцы наблюдали мирно грызущую траву. Демонстрация убедила суд и научное сообщество, что верхняя атмосфера не является ядовитой, погасив популярный страх, что восхождение вызовет удушье или летальные изменения давления. Она также предоставила королевское разрешение Монгольфьесу продолжить пилотируемую попытку.

Первое пилотируемое путешествие

Окончательное испытание состоялось 21 ноября 1783 года, когда физик Жан-Франсуа Пилатр де Розье и маркиз Франсуа Лоран д'Арланд залезли в корзину воздушного шара типа Монгольфье в Шато де ла Мют в Булонском заливе. Корабль, эффектная смесь небесно-голубой тафты, украшенной золотыми флерами-де-лис, астрологическими символами и медальонами короля, имел ширину почти 21 метр. Он был заполнен горячим воздухом из скобы, которую два человека кормили соломой на протяжении всего путешествия.

Непривязанные и дрейфующие, они поднялись примерно на 910 метров и проследили путь над крышами Парижа. Полет длился примерно 25 минут и покрыл почти девять километров. Пилатр де Розье, одетый в толстую войлочную шляпу и шерстяное пальто против холода, управлял огнем; д'Арландес сканировал места посадки и однажды указал на небольшой огонь на ткани баллона, быстро потушенный мокрой губкой. Очевидцы описали завораживающий город, окна и балконы, переполненные зевак. Мужчины благополучно приземлились между двумя ветряными мельницами за пределами городских стен, доказав, вне сомнения, что человеческий полет был достижим.

Это событие, хотя часто ошибочно обозначаемое как «полет Монгольфье», действительно было выполнено в montgolfière — воздушном шаре, построенном мастерской братьев, — но с Пилатре де Розье и д’Арландом у руля. Это вызвало каскад волнений по всей Европе. В течение нескольких месяцев потенциальные аэронавты планировали свои собственные восхождения, и фраза «взлётная лихорадка» вошла в лексикон.

Технологический прогресс и соперничество

В то время как конструкция Монгольфье доказала, что полет возможен, его зависимость от открытого пламени и веса топлива ограничивала диапазон и продолжительность. Почти одновременно физик Жак Чарльз и братья Роберт представили водородный воздушный шар, заполненный газом конверт, который поднимался без риска возгорания и мог оставаться в воздухе гораздо дольше. 1 декабря 1783 года, всего через десять дней после первого пилотируемого полета на горячем воздухе, Чарльз и Николас-Луи Роберт поднялись на водородном воздушном шаре из садов Тюильри, достигнув высоты более 550 метров во время двухчасового путешествия. Это соревнование между воздушными шарами на горячем воздухе и газе стимулировало быструю утонченность. Смитсоновский национальный музей авиации и космонавтики отмечает, что тип Монгольфье превратился в специализированный корабль для рекреационного использования, в то время как водородный дизайн стал рабочей лошадкой военного наблюдения 19-го века и научных исследований.

Более поздние итерации воздушного шара включали более сильный шелк, лучшую герметизацию и металлические опломбирующие устройства, которые уменьшали опасность бродячих искр. Принятие плетеной корзины, подвесок и направляющих веревок улучшало стабильность. Тем не менее, в течение более века после первоначальных полетов воздушный шар был в значительной степени оставлен в пользу газовых воздушных шаров и, в конечном счете, приводил в действие дирижабли. Его истинное технологическое возрождение не произойдет до середины 20-го века.

Баллонизация в разведке и науке

Даже в самой ранней форме воздушный шар служил платформой для научных исследований. Во время Французских революционных войн армия использовала водородные воздушные шары для разведки, наблюдая за передвижениями войск противника сверху. Тип Монгольфье с присущей ему простотой нашел свою роль в метеорологических исследованиях, где ученые, такие как Джеймс Глейшер, совершали высотные восхождения для измерения температуры, влажности и состава атмосферы. Эти опасные полеты — иногда приближающиеся к зоне смерти от кислородной депривации — предоставляли данные, которые способствовали пониманию верхней атмосферы.

В 1906 году родная страна братьев Монтгольфье провела Купе-Аэронавтик Гордон Беннетт, длительную гонку газовых воздушных шаров, которая продемонстрировала прецизионную навигацию через границы. Между тем, воздушные шары с горячим воздухом вновь появились в новом облике в 1960-х годах, когда инженер Эд Йост объединил древний принцип нагрева воздуха с современной пропановой горелкой и слезостойкой нейлоновой тканью. Результат, пилотируемый Йостом в полете 1960 года над Небраской, возродил всемирный интерес. Эта современная система позволила пилотам контролировать внутреннюю температуру с быстрым, чистым взрывом пламени, делая полеты длиннее, безопаснее и гораздо более доступными. Энциклопедия Britannica записывает, что инновации Йоста эффективно преобразовали рекреационную авиацию, поскольку сегодняшние фестивали воздушных шаров в Альбукерке, Лоррейн и Каппадокии продолжают привлекать сотни тысяч зрителей каждый год.

Культурное наследие и современный отдых

Изобретение братьев Монгольфье никогда не теряло своего поэтического резонанса. Более двух веков спустя, наблюдая за воздушным шаром, надувающимся и бесшумно поднимающимся, все еще вызывает чувство первобытного чуда. Корабль появляется в работах Жюля Верна, в фильме Красный воздушный шар , и на бесчисленных общественных фестивалях, где красочные конверты дрейфуют над виноградниками, соляными ровами и пустынной местностью. Высокопрофильные полеты на выносливость, такие как кругосветное путешествие на воздушном шаре в 1999 году Бертрана Пикарда и Брайана Джонса в Брейтлинг Орбитер 3 или рекордный стратосферный прыжок Феликса Баумгартнера с гелиевого баллона в 2012 году, прослеживают прямую технологическую линию обратно к тем льняным и бумажным сферам над Аннонэем.

Рекреационные воздушные шары теперь являются регулируемым видом спорта с строгой сертификацией. Оригинальная идея братьев Монгольфье - что нагретый воздух может поднять человека в небо - была усовершенствована, но не заменена. Пилоты сегодня по-прежнему полагаются на те же принципы плавучести, и силуэт корзины и конверта остается мгновенно узнаваемым. Многие летающие клубы и музеи во Франции, включая Музей авиации и космоса под Парижем, поддерживают копии 1783 года, чтобы напомнить посетителям, как семья бумажного производства, куча соломы и непоколебимое любопытство начали все это.

От виноградника до стратосферы

Начавшаяся в Аннонее траектория не просто положила корзину в облака; она изменила восприятие человеком окружающей среды. Воздушная навигация, будь то воздушным шаром, самолетом или космическим кораблем, зависит от основной концепции, доказанной в тот июньский полдень: физическая граница земли не является абсолютным пределом. Демонстрация Монгольфье убедила сомневающихся, что небо не было областью, зарезервированной для птиц и духов, а измеримым, проходимым пространством, которое можно было бы ввести, изучить и в конечном итоге командовать.

Этот концептуальный сдвиг привел к быстрым достижениям в аэронавтике. В течение столетия полеты планеров Отто Лилиенталя и самолет братьев Райт были обязаны первоначальным доказательством подъема и контроля человека. Даже современное исследование космоса опирается на принцип заполнения легкого контейнера веществом менее плотным, чем окружающая среда - водородом или гелием в воздушных шарах и ракетным топливом, которое толкает против гравитации. Воздушный шар был первым преднамеренным человеческим аппаратом, который генерировал устойчивый чистый подъем, и каждый самолет, который следовал за усовершенствованным этим существенным уравнением.

Сами братья, почитаемые Людовиком XVI и отмеченные в статуях и названиях улиц по всей Франции, оставались тесно связанными со своим семейным бумажным бизнесом. Иосиф в конечном итоге запатентовал водяной насос и другие механические устройства, в то время как Жак-Этьен продолжал продвигать научное образование. Их имена стали синонимами не только изобретения, но и мышления: наблюдение за повседневными — янтарь от огня — может привести к экстраординарным результатам. Эта философия подчеркивает ценность эмпирических экспериментов, краеугольный камень современной инженерии.

Непрерывное вдохновение и применение

Помимо отдыха, воздушные шары с горячим воздухом по-прежнему выполняют специализированные практические функции сегодня. Исследователи атмосферы развертывают легкие воздушные шары, несущие инструменты для отбора проб воздуха на различных высотах; большие привязные воздушные шары, называемые аэростатами, поднимают оборудование наблюдения для пограничного мониторинга и реле связи в отдаленных районах. В развивающихся регионах недорогие воздушные шары с горячим воздухом были предложены в качестве платформ для аэрофотосъемки и инспекции сельского хозяйства. Хотя эти приложения используют технологию, далекую от мастерской Монгольфье, они все происходят из того же принципа плавучести, элегантно продемонстрированного с соломой и бумагой.

Образовательные программы часто используют модели запуска воздушных шаров, чтобы научить термодинамике и технике молодых студентов, непосредственно повторяя 1783 демонстрации. Всемирная федерация воздушного спорта (FAI) поддерживает международные рекорды для расстояния, продолжительности и высоты воздушных шаров, гарантируя, что новаторский дух Монгольфье остается закрепленным в современном соревновании. Каждый новый рекорд - будь то для самой высокой высоты, достигнутой без экипажа воздушный шар или самый длинный одиночный полет - стоит на фундаменте, заложенном двумя братьями, которые осмелились преследовать жгучее любопытство.

Когда воздушный шар Монгольфье поднялся над Аннонеем, он не просто перенес льняную сумку в виноградник; он нес убеждение человечества в том, что гравитация может быть перехитрина. Дизайн братьев вызвал цепь достижений, которые в конечном итоге переопределили географию, войну, метеорологию и досуг. Более двух веков спустя вид воздушного шара на рассвете, молчаливый и изящный, остается одной из самых прямых дань силе простого, тщательного наблюдения. Монгольфье показали, что горстка людей с огнем, корзиной и хорошо построенным конвертом может разблокировать небо. Это достижение, одновременно скромное и монументальное, навсегда обеспечило их место в хронике воздушной навигации.