Luchtballonen en luchtschepen

De eerste bemande ballon steeg op in 1783 en in de daaropvolgende eeuw werden luchtschepen ontwikkeld. Nu domineren vliegtuigen de lucht maar ballonnen en luchtschepen hebben nog altijd een plaats in de luchtvaart.

Het idee

Al in de 13de eeuw had men ideeën over het gebruik van ballonnen om mee te vliegen. Roger Bacon stelde voor om dunne koperen bollen gevuld  met vuur of lucht te gebruiken. Maar zo’n apparaat zou nooit de lucht in komen. Om een ballon te laten opstijgen, zou die erg licht moeten zijn en gevuld moeten worden met een stof die een lagere dichtheid had dan de omringende lucht.

Een mogelijke oplossing kwam in 1766 toen de Engelse scheikundige Henry Cavendisch het waterstofgas ontdekte. Zeepbellen gevuld met waterstofgas stegen heel snel, aangezien watersof een veel lagere dichtheid bleek te hebben dan de lucht. Om een waterstofballon te maken, had men een sterk, maar toch dun en licht materiaal nodig. Maar er was geen materiaal beschikbaar dat waterstofgas lang kon vasthouden en er kon ook niet snel genoeg nieuwe waterstof worden gemaakt om de weggelekte waterstof te vervangen.

Heteluchtballonnen

In 1783 ontwikkelden de broers Joseph en Etienne Montgolfier een ander gas voor ballonnen, namelijk hete lucht. In september van dat jaar verbrandden ze houtskool onder de open onderkant van een ballon, zodat die met hete lucht werd gevuld. Ze deden een schaap, een eend en een jonge haan in een mand die aan de ballon hing. De acht minuten durende vlucht vond plaats in de aanwezigheid van koning Lodewijk XVI. Er overkwam de dieren niets, dus het volgende plan was om de ballon met een mens de lucht in te sturen. De eerste die in een ballon opsteeg was de geschiedkundige van de koning, François Pilâtre de Rozier. Hij steeg op 15 oktober op tot een hoogte van 25 m in een heteluchtballon die aan de grond was verankerd.

De eerste vrije (niet verankerde) vlucht vond ruim een maand later plaats. Op 21 november 1783 zweefden François de Rozier en markies d’Arlandes in een Montgolfier-ballon over Parijs. Zij legden in 25 minuten een afstand van 8 km af en bereikten een hoogte van 300 m.

Terwijl de gebroeders Montgolfier zich op heteluchtballonnen en concentreerden, gingen anderen door met experimenten met waterstofballonnen. Tien dagen na de vlucht van De Rozier en markies d’Arlandes stegen Jacques Charles en M.N. Robert op in de eerste bemande waterstofballon. Charles was als natuurkundige geïnteresseerd in de eigenschappen van gassen, terwijl de familie van Robert een manier had gevonden om zijde van een rubberlaagje te voorzien, zodat het waterstof kon vasthouden. In nog geen twee uur droeg de ballon hen van Parijs naar Nesles, een stad 43 km verderop.

         De waterstofballon Intrepid werd in de Amerikaanse burgeroorlog gebruikt om de confederale troepen te bespioneren.

Luchtschepen

De eerste succesvolle aangedreven, bestuurbare ballon, ook wel luchtschip genoemd, werd in Frankrijk gebouwd door Henri Giffard. Op 24 september 1852 vloog zijn 2500 kubieke meter grote luchtschip, voorzien van een door een stoommotor aangedreven propeller met een snelheid van 9 km per uur over een afstand van 27 km. Het ontwerp werd in Duitsland enorm verbeterd toen in 1895 David Schwartz het eerste luchtschip met een stijf frame bouwde. Stalen draden hielden de gestroomlijnde vorm vast, zodat het schip efficiënter door de lucht gleed.

De ontwikkeling van het stijve luchtschip werd in Duitsland voortgezet door graaf van Zeppelin. Zijn eerste luchtschip had een aluminium frame en vloog op 2 juli 1900. Tegen het begin van de jaren dertig vervoerden reusachtige stijve luchtschepen, opgetild door 150.000 kubieke meter gas, passagiers over de oceanen. De meeste luchtschepen bevatten het zeer explosieve waterstofgas, omdat dat voor meer hefvermogen zorgde dan het veilige alternatief, helium. Bovendien was helium veel duurder dan waterstof en alleen in de Verenigde Staten verkrijgbaar. Na een serie rampen met luchtschepen die met watersof waren gevuld en door de groeiende concurrentie van gewone vliegtuigen, werden luchtschepen niet meer gebruikt voor passagiersvervoer. Ze bleven echter nog wel in gebruik voor militaire doeleinden.

De Duitse Hindenburg, het langste luchtschip ooit gebouwd, vloog op 6 mei 1937 in brand bij zijn aankomst in Lakehurst (V.S.)

Moderne trends

Tegenwoordig worden onbemande, met gas (meestal waterstofgas) gevulde ballonnen vaak gebruikt voor wetenschappelijk onderzoek en weersvoorspellingen. Ze brengen instrumenten naar de bovenste lagen van de atmosfeer en zenden gegevens terug naar de grond, of nemen informatie op zodat die geanalyseerd kan worden als de ballon is teruggevonden. Door gasbranders verwarmde heteluchtballonnen worden voor de sport en voor reclamedoeleinden gebruikt. Ook luchtschepen zweven met reclame door de lucht.