Το αερόστατο (από τις ελληνικές λέξεις «ἀήρ» και «στατός», μέσω της γαλλικής σύνθετης λέξης «aérostat») είναι ένα αεροσκάφος, δηλαδή πτητικό μέσο, που παραμένει αιωρούμενο επειδή η «αεροστατική σφαίρα» του γεμίζεται με θερμό ατμοσφαιρικό αέρα ή άλλα αέρια (π.χ. υδρογόνο, ήλιο, φωταέριο κ.τ.λ.) ελαφρύτερα (δηλαδή με μικρότερη πυκνότητα) από τον αέρα, οπότε προκύπτει άνωση ικανή να ανυψώσει το αεροσκάφος, έστω και αν η συνολική πυκνότητά του είναι σχεδόν ίδια (αλλά έστω και λίγο μικρότερη) σε σύγκριση με εκείνη του αέρα. Ο όρος «αερόστατο» περιλαμβάνει τα «ελεύθερα αερόστατα», τα αερόπλοια και τα προσδεμένα αερόστατα. Η κύρια δομή ενός αερόστατου αποτελείται από ένα «φάκελο» ή «αεροστατική σφαίρα», ένα (σχετικά) ελαφρύ περίβλημα που περιέχει ένα ανυψωτικό αέριο, για παρέχει την απαραίτητη για την πτήση άνωση, με τον οποίο συνδέονται όλα τα άλλα εξαρτήματα, που συνήθως αποτελούνται από ένα «καλάθι» ή «γόνδολα», (συνήθως) κάτω από το φάκελο, που συνδέεται μαζί του (δηλαδή με το φάκελο) με σκοινιά ή καλώδια, και μεταφέρει ανθρώπους, ζώα ή αυτόματο εξοπλισμό, όπως τηλεσκόπια, κάμερες και μετεωρολογικά όργανα. Το αερόστατο επίσης μπορεί να περιέχει μηχανισμούς ελέγχου της πτήσης. Η πρώτη επιτυχημένη πτήση με αερόστατο (θεωρείται ότι) έγινε από τουςΑδελφοί Μονγκολφιέ (Montgolfier brothers), και η πρώτη επανδρωμένη από τους Ζαν - Φρανσουά Πιλάτρ ντε Ροζιέ (Jean-François Pilâtre de Rozier) και Φρανσουά Λωραίν ντ' Αρλαντές (François Laurent d'Arlandes) στις 21 Νοεμβρίου 1783 στο Παρίσι, που απετέλεσε το «γενέθλιον» της αεροπλοΐας.
Είδη αερόστατων
Προσδεμένα αερόστατα
Πρόκειται για αερόστατα που συνδέονται με την επιφάνεια με ένα ή περισσότερα συστήματα πρόσδεσης. Σε αντιδιαστολή με τους άλλους τύπους αεροστάτων, τα προσδεμένα δεν πετούν ελεύθερα. Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα προσδεμένων αεροστάτων είναι τα αερόστατα προκάλυψης. Κάποια προσδεμένα αερόστατα αποκτούν (και) αεροδυναμική άνωση, μέσω του σχήματος του φακέλου τους ή και με τη χρήση πτερυγίων. Τα προσδεμένα αερόστατα χρησιμοποιήθηκαν και για στρατιωτικούς σκοπούς, για συνοριακή προστασία, ως εναέρια παρατηρητήρια. Άλλες χρήσεις τους περιλαμβάνουν τη φιλοξενία καμερών ασφαλείας και τη διαφήμιση.
Ελεύθερα αερόστατα
Είναι αερόστατα ελεύθερης πτήσης που μεταφέρονται ανάλογα με την πνοή του ανέμου. Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι ελεύθερων αεροστάτων:
1. Αερόστατα θερμού αέρα: Τα αερόστατα θερμού αέρα αποκτούν αεροστατική άνωση με τη θέρμανση του αέρα στο εσωτερικό του φακέλου τους. Είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος αεροστάτων. Ο όρος χρησιμοποιείται συχνά επεκταμένα και για δεμένα αερόστατα ή και αερόπλοια που χρησιμοποιούν θερμό αέρα για να κερδίσουν την αεροστατική τους άνωση. Φυσικά και στους παρακάτω τύπους ισχύει αυτή η επέκταση.
2. Αερόστατα ελαφρών αερίων: Τα αερόστατα αυτά αποκτούν την αεροστατική τους άνωση με το να γεμίζεται ο φάκελός τους με κάποιο αέριο που έχει μικρότερη πυκνότητα από τη (μέση) ατμοσφαιρική. Στα περισσότερα αερόστατα ελαφρών αερίων η εσωτερική πίεση του αερίου είναι ίση με την πίεση που ασκεί εξωτερικά η περιβάλλουσα ατμόσφαιρα. Υπάρχει όμως ένας τύπος αεροστάτων ελαφρών αερίων που ονομάζονται «υπερσυμπιεσμένα αερόστατα» και περιέχουν αέριο υπό εσωτερική πίεση μεγαλύτερη από αυτήν που ασκεί εξωτερικά η περιβάλλουσα ατμόσφαιρα, ώστε να εξουδετερωθεί έτσι (κάπως) τυχόν διαφυγή του αερίου. Ανάλογα με το χρησιμοποιούμενο αέριο πλήρωσης του φακέλου τους τα αερόστατα ελαφρών αερίων μπορούν να διακριθούν παραπέρα αντίστοιχα:
- Αερόστατα υδρογόνου: Δεν χρησιμοποιούνται πλέον πολύ από τότε που έγινε το περίφημο δυστύχημα Χίντερμπουργκ, εξαιτίας της μεγάλης ευφλεκτότητας του αερίου. Χρησιμοποιούνται ακόμη συνήθως σε μη επανδρωμένα επιστημονικά ή άλλα μετεωρολογικά αερόστατα. Ωστόσο, το υδρογόνο έχει την καλύτερη ανυψωτική ικανότητα, με αναλογία πυκνότητας 1/14 περίπου σε σχέση με τη μέση ατμοσφαιρική.
- Αερόστατα ηλίου: Αυτό το αέριο χρησιμοποιείται στον παρόντα χρόνο από όλα τα αερόπλοια και τα περισσότερα άλλου τύπου επανδρωμένα αερόστατα. Η αναλογία πυκνότητας του αερίου είναι περίπου 1/7 σε σχέση με τη μέση ατμοσφαιρική.
- Αερόστατα αμμωνίας: Χρησιμοποιείται σπάνια εξαιτίας των καυστικών ιδιοτήτων του υλικού αλλά και εξαιτίας της περιορισμένης του ανυψωτικής ικανότητας. Η αναλογία πυκνότητας του αερίου είναι περίπου 59% σε σχέση με τη μέση ατμοσφαιρική.
- Αερόστατα φωταερίου: Το φωταέριο ως αέριο πλήρωσης του φακέλου αερόστατου χρησιμοποιήθηκε τις πρώτες μέρες της χρήσης αερόστατων, αλλά πρακτικά εγκαταλείφθηκε εξαιτίας τις μεγάλης του ευφλεκτότητας. Η αναλογία μέσης πυκνότητας του αερίου είναι περίπου 35% σε σχέση με τη μέση ατμοσφαιρική.
- Αερόστατα μεθανίου: Το μεθάνιο χρησιμοποιήθηκε ως ένα οικονομικότερο ανυψωτικό αέριο, αλλά είναι εύφλεκτο και η αναλογία πυκνότητας του αερίου είναι περίπου 55% σε σχέση με τη μέση ατμοσφαιρική.
3. Αερόστατα Ροζιέρ (Rozière balloons): Τα αερόστατα αυτά είναι ένας συνδυασμός των παραπάνω τύπων, αφού χρησιμοποιούν και θερμαινόμενα και μη θερμαινόμενα ανυψωτικά αέρια. Ο πιο συνηθισμένη σύγχρονη χρήση αυτού του τύπου αερόστατου είναι για μακράς απόστασης πτήσεις, όπως διάφορες πτήσεις γύρω από τον κόσμο, κυρίως για κυνήγι διάφορων ρεκόρ.
Αερόπλοια
Τα αερόπλοια είναι αερόστατα ελεύθερης πτήσης που μπορούν να αυτοκατευθυνθούν και να αυτοπροωθηθούν. Κάποια από τα αερόπλοια αποκτούν (και) αεροδυναμική άνωση, μέσω του σχήματος του φακέλου τους ή και με τη χρήση πτερυγίων. Αυτοί οι τύποι αερόπλοιων ονομάζονται «υβριδικά αερόπλοια». Παλαιότερα γεμίζονταν μερικές φορές με υδρογόνο, αλλά με αυτό το αέριο διατρέχουν κίνδυνο έκρηξης. Τα σύγχρονα αερόπλοια γεμίζονται με θερμό αέρα ή ήλιο, που δεν διατρέχουν κίνδυνο έκρηξης.
Ιστορία
Αν και πολλά εγχειρίδια της Φυσικής αναφέρουν τους Αδελφούς Μονγκολφιέ ότι πρώτοι αυτοί επινόησαν το αερόστατο αυτό είναι μάλλον αναληθές, αφού υπάρχουν παλαιότερες αναφορές για παρόμοιες κατασκευές, σε διάφορα μέρη του κόσμου, όπως αναφέρεται παρακάτω. Σ' αυτούς όμως (τους Αδελφούς Μονγκολφιέ) δίκαια αποδίδεται η πρώτη τεκμηριωμένη και αναμφισβήτητη καταγραφή επιτυχούς πτήσης. Πριν την επινόηση της Μονγκολφιέρας, όπως ονομάστηκε τότε το αερόστατο, είχαν προηγηθεί πολλές άλλες προσπάθειες, σχέδια και κατασκευές, τόσο ελαφρύτερες όσο και βαρύτερες του αέρα.
Αρχαιότητα
Κατά την αρχαιότητα, ένας αρχαίος λαός στη Μικρά Ασία οι Μυσοί, χαρακτηρίζονταν "καπνοβάτες", όπου και κατά μία παράδοση που διασώθηκε, ένας Μυσός άναψε φωτιά εκ της οποίας ο καπνός τον ανύψωσε και τον μετέφερε στην πατρική του οικία.Ένας ακόμη θρύλος αναφέρει ότι οι Ίνκας τοποθετούσαν επιφανείς νεκρούς σε ένα όχημα που έμοιαζε με αντεστραμμένη πυραμίδα ή ασπίδα, το οποίο στη συνέχεια απογειωνόταν με τη βοήθεια θερμού αέρα και μετέφερε τους νεκρούς στους θεούς. Ευρήματα γι' αυτό το θρύλο δεν υπάρχουν όμως ακόμα. Ο Λεονάρντο ντα Βίντσι σχεδίασε πολλές «μηχανές» και διατάξεις, οι οποίες θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν για πτήση, αλλά δεν υλοποίησε καμία από αυτές. Ένα βιβλίο που κυκλοφόρησε στα τέλη του 17ου αιώνα περιελάμβανε σχέδια για «χάρτινους δράκους» (χαρταετούς στα καθ' ημάς), οι οποίοι ανυψώνονταν με θερμό αέρα. Έτσι η ιδέα του ελαφρύτερου του αέρα μέσου άρχισε να καλλιεργείται.
Τα μη επανδρωμένα αερόστατα με θερμό αέρα ήταν λαοφιλή στην Κινέζικη Ιστορία. Ο Ζουγκ Λιανγκ (Zhuge Liang) του βασίλειο Σου Χαν (Shu Han kingdo), κατά την Εποχή των Τριών Βασιλείων (220 - 280) χρησιμοποιούσαν ιπτάμενα φανάρια για στρατιωτικά σήματα. Αυτά τα φανάρια είναι γνωστά ως Kongming lanterns, (孔明灯).
Υπάρχει ακόμη και κάποια θεωρία, από μια επίδειξη που οδηγήθηκε από το σύγχρονο αεροστατικό Τζούλιαν Νοττ (Julian Nott) κατά το τέλος της δεκαετίας του 1970 και ξανά το 2003, σύμφωνα με την οποία αερόστατα θερμού αέρα χρησιμοποιούνταν από τους ανθρώπους του πολιτισμού Νάζκα (Nazca culture) στο Περού πριν από περίπου 2000 - 1500 χρόνια πριν, ως ένα εργαλείο για το σχεδιασμό των διάσημων σχεδίων και γραμμών εδάφους των Νάζκα.
16ος
Αρχικά το 1550 ένας Βαυαρός Ιησουΐτης δημοσίευσε ένα έργο με τίτλο "Παγκόσμιος Μαγεία" όπου έδειχνε πως είναι δυνατόν κάποιος να κινηθεί στους ουρανούς χρησιμοποιώντας μέσο ελαφρύτερου του αέρα. Το μέσον αυτό το είχε ονομάσει "υπερατμοσφαίρα". Έκανε όμως το τραγικό λάθος να γράψει ότι τέτοιο μέσον δεν πρόκειται να βρεθεί και έτσι δεν κατόρθωσε να οδηγήσει τη λύση του προβλήματος χωρίς να μάθει ποτέ ότι είχε καθορίσει τουλάχιστον την αρχή της λύσης.
Το 1670 ο Ιταλός κληρικός πατήρ Φραντσέσκο Λάνα, φιλόσοφος, θεολόγος και σπουδαίος φυσιοδίφης, γνωστός και ως "πατέρας της αεροναυτικής" δημοσίευσε ένα σύγγραμμά του με τίτλο " Προοίμιο μερικών νέων εφευρέσεων προτεινομένων από τη μεγάλη τέχνη". Στο έργο του αυτό ο πολυτάλαντος εκείνος Ιησουΐτης καθόρισε με εξαιρετική σαφήνεια τη θεωρία των αερόστατων και της αεροναυτιλίας με χρήση ελαφρύτερων μέσων του αέρα η οποία και τελικά πραγματοποιήθηκε ένα αιώνα μετά το θάνατό του. Μάλιστα στο έκτο κεφάλαιο του έργου του ο Λάνα περιγράφει σε σχέδιο ένα μικρό σκάφος που φέρει τέσσερις σφαίρες από φύλλα ορείχαλκου στις οποίες θα έπρεπε απαραίτητα να δημιουργηθεί κενό δια των οποίων και θα υψώνονταν και θα μετατρέπονταν σε αερόπλοιο. Ιστορικοί της εποχής βεβαιώνουν ότι ο Λάνα από έλλειψη χρημάτων δεν μπόρεσε να πειραματιστεί στο "ιπτάμενο πλοίο" όπως το είχε ονομάσει, για 10 δουκάτα που κανείς δεν προθυμοποιήθηκε να προσφέρει. Αν αληθεύει ότι στον Λάνα οφείλεται η πρώτη ιδέα του "ελαφρύτερου μέσου", τότε η ιδέα της εφαρμογής ανήκει σ΄ έναν άλλο επίσης ιερωμένο τον Βραζιλιάνο Βαρθολομέου Λορέντζο ντε Γκουσμάο.
17ος αιώνας
Το 1709 ο Πορτογάλος κληρικός Μπαρτολομέου ντε Γκουσμάο (Bartolomeu de Gusmão) έφτιαξε ένα αερόστατο που γεμίστηκε με θερμό αέρα και υψώθηκε μέσα σε ένα δωμάτιο στη Λισαβόνα. Επίσης υποτίθεται ότι έφτιαξε ένα άλλο αερόστατο με το όνομα Πασσαρόλα (Passarola) και αποπειράθηκε να ανυψώσει τον εαυτό του από το Κάστρο του Αγίου Γεωργίου (Saint George Castle) στη Λισαβόνα, αλλά κατάφερε μόνο να προσγειωθεί αβλαβώς περίπου ένα (1) χιλιόμετρο μακρυά. Αυτός ο ισχυρισμός δεν είναι γενικά αναγνωρισμένος από τους ιστορικούς της πτήσης έξω από τις πορτογαλόφωνες κοινότητες, ιδιαίτερα από τη Διεθνή Αεροναυτική Ομοσπονδία (FAI: Fédération Aéronautique Internationale).
Μετά την εργασία του Χένρι Κάβεντις (Henry Cavendish) πάνω στο υδρογόνο, ο Τζόζεφ Μπλακ (Joseph Black) πρότεινε ότι ένα αερόστατο γεμάτο με υδρογόνο θα ήταν ικανό να ανυψωθεί στον αέρα.
Το 1782 ο Ναπολιτάνος Τιβέριος Καβάλο παρουσίασε σε μεγάλο κοινό που είχε συγκεντρωθεί στην έδρα της Βασιλικής Εταιρίας του Λονδίνου, μία έκθεσή του στη οποία και βεβαίωνε ότι: "οποιοδήποτε περίβλημα του οποίου το περιεχόμενο θα ήταν υδρογόνο τούτο θα μπορούσε στον αέρα ν΄ ανυψωθεί", παρουσιάζοντας επιτυχή πειράματα με μπαλόνια από έντερα βοδιού. Αναμφίβολα και αυτή η ιδιοφυΐα της μελέτης και των πειραμάτων διευκόλυνε τελικά τη λύση του προβλήματος που τόσο καιρό αντιμετώπιζαν τόσοι μελετητές.
Η πρώτη καταγραμμένη επανδρωμένη πτήση έγινε από ένα αερόστατο θερμού αέρα που κατασκευάστηκε από τους αδελφούς Μονγκολφιέ (Montgolfier brothers) στις 21 Νοεμβρίου 1783. Η πτήση άρχισε από το Παρίσι και έφτασε σε ύψος περίπου 150 μέτρα. Οι αεροναύτες Ζαν - Φρανσουά Πιλάτρ ντε Ροζιέ (Jean-François Pilâtre de Rozier) και Φρανσουά Λωράν ντ' Αρλάντ (Jean-François Pilâtre de Rozier and François Laurent d'Arlandes) κάλυψαν περίπου 9 χιλιόμετρα σε 25 λεπτά της ώρας.
Στις 1 Δεκεμβρίου 1783, ο καθηγητής Ζακ Σαρλ (Professor Jacques Charles) και οι αδελφοί Ρόμπερτ (Robert brothers) έκαναν την πρώτη πτήση αερόαστατου (ελαφρού) αερίου, επίσης από το Παρίσι. Χρησιμοποιησαν ένα αερόστατο γεμάτο υδρογόνο, πέταξαν σχεδόν μέχρι τα 600 μέτρα, έμειναν στον αέρα πάνω από δύο (2) ώρες, κάλυψαν μια απόσταση περίπου 43 χιλιόμετρα και προσγειώθηκαν στη μικρή πόλη Νελ-λα-Βαλλέ.
Στις 27 Αυγούστου 1783, στο Πεδίο του Άρεως, στο Παρίσι, μπροστά σε 300.000 Παριζιάνους, ο Γάλλος φυσικός Σαρλ ύψωσε μια σφαίρα από ύφασμα, ντυμένο με καουτσούκ με διάμετρο 3,5 μ., γεμάτη υδρογόνο, που μόλις είχε ανακαλυφθεί. Η πρωτόγονη διάταξη για παραγωγή υδρογόνου προκάλεσε τεράστια ρύπανση και πολλοί από αυτούς, όπως λέγεται με δόση υπερβολής, 300.000 θεατές, το μισό Παρίσι δηλαδή, έφυγαν μακριά για να μην δηλητηριαστούν. Τελικά η πτήση πραγματοποιήθηκε με επιτυχία και θεωρήθηκε η πρώτη πτήση μπαλονιού, στο Παρίσι, δεδομένου ότι οι αδελφοί Μονγκολφιέ ήταν ακόμα άγνωστοι στην πρωτεύουσα.
Στις 23 Ιουνίου 1784, ο Ζαν - Φρανσουά Πιλάτρ ντε Ροζιέ πήρε μέρος σε μια άλλη πτήση, με μια βελτιωμένη έκδοση του αερόστατου των αδελφών Μονγκολφιέ, η οποία είχε ονομαστεί Μαρία Αντουανέτα, από το όνομα της τότε βασίλισσας της Γαλλίας. Το αερόστατο αυτό απογειώθηκε ενώπιον του (τότε) βασιλιά της Γαλλίας Λουδοβίκου ΙΣΤ΄ και του (επίσης τότε) βασιλιά της Σουηδίας Γουστάβου Γ΄. Μαζί με τον Ζοσέφ Προυστ (Joseph Proust), το αερόστατο πέταξε βόρεια, σε ένα υψόμετρο περίπου 3.000 μέτρων, πάνω από τα σύννεφα. Ταξίδεψαν 52 χιλιόμετρα σε 45 λεπτά πριν το κρύο και ο καιρός τους υποχρεώσουν να προσγειωθούν κοντά στη Λουζάρς (Luzarches), μεταξύ Κόι (Coye) και Ορρύ-λα-Βιλ (Orry-la-Ville), κοντά στο Δάσος Σαντιγύ (Chantilly forest). Έσπασαν τα μέχρι τότε ρεκόρ ταχύτητας, υψομέτρου, και απόστασης ταξιδιού.
Η πρώτη απογείωση αερόστατου στη Βρετανία έγινε από τον Τζέιμς Τύτλερ (James Tytler) στις 25 Αυγούστου 1784 στο Εδιμβούργο, με ένα αερόστατου θερμού αέρα.
Το πρώτο αεροναυτικό δυστύχημα συνέβηκε τον Μάιο του 1785 όταν η πόλη Τουλλαμόρ (Tullamore) της Ιρλανδίας έπαθε σοβαρή ζημιά όταν ένα συνετρίβη πάνω της ένα αερόστατο, προκαλώντας πυρκαγιά που έκαψε περίπου 100 σπίτια. Από τη μέρα αυτή η πόλη υιοθέτησε ως σήμα της ένα φοίνικα που βγαίνει από τις στάχτες.
Ο Λεμπρόν Τζέιμς στις 7 Ιανουαρίου 1785 αναχωρώντας από το Ντόβερ προσγειώθηκε στη γαλλική ακτή διασχίζοντας τη Μάγχη με πολύ δεξιοτεχνία και με ευνοϊκά ρεύματα του αέρος.
Οι Ιταλοί Βιντσέντσο Λουνάρντι (1759-1799) και Φραντσέσκο Τζαμπεκάρι (1762-1812). Αυτοί αναφέρονται τόσο για τις τολμηρές επιχειρήσεις τους όσο και για τη συμβολή τους στη κατασκευαστική τεχνική της αεροπλοΐας. Μάλιστα μετά την ανύψωσή του Λουνάρντι που επεχείρησε στο Λονδίνο στις 14 Σεπτεμβρίου του 1784 οι μέχρι τότε δισταγμοί των Άγγλων εξέλιπαν. Στο εγχείρημά του αυτό ο Λουνάρντι χρησιμοποίησε υδρογόνο τελειοποιώντας τις θεωρίες του προηγηθέντος Τιβέριου Καβάλο. Στο σχέδιο του αερόστατου του Λουνάρντι είναι σήμερα τα "μετεωρολογικά αερόστατα".
Τα αερόστατα (ελαφρού) αερίου έγιναν ο πιο συνηθισμένος τύπος αεροστάτων από τη δεκαετία του 1790 ως τη δεκαετία του 1960. Το γαλλικό αερόστατο στρατιωτικής παρατήρησης «Λ' Ιντρέπιντε» (L'Intrépide) του 1795 είναι το παλαιότερο διατηρημένο αεροσκάφος στην Ευρώπη. Εκθέτεται στο Μουσείο Heeresgeschichtliches, στη Βιέννη. Ο Ιούλιος Βερν έγραψε μια μικρή μη φανταστική ιστορία, δημοσιευμένη το 1852, που περιγράφει ότι βρέθηκε πάνω σε ένα αερόστατο υδρογόνου.
Ο Ζαν Πιερ Μπλανσάρ (Jean-Pierre Blanchard ) πραγματοποίησε την πρώτη επανδρωμένη πτήση με αερόστατο στις ΗΠΑ, στις 9 Ιανουαρίου 1793, μετά από ταξίδια στην Ευρώπη, καταγράφοντας την πρώτη πτήση σε διάφορες χώρες, που περιλαμβάνουν την Αυστριακή Ολλανδία, στη Γερμανία, στην Ολλανδία και στην Πολωνία. Το αερόστατό του, γεμάτο με υδρογόνο, τον πήρε έξω από την αυλή της φυλακής της Φιλαδέλφειας. Η πτήση του έφτασε το υψόμετρο των 1.770 μέτρων και προσγειώθηκε στο Γκλώστερ Κάουντυ (Νιου Τζέρσεϋ) (Gloucester County, New Jersey). Ο πρόεδρος Τζορτζ Ουάσινγκτον (George Washington) ήταν ανάμεσα σ' αυτούς που προσκλήθηκαν να παρακολουθήσουν την απογείωση.
18ος αιώνας
Η πρώτη προσπάθεια κατασκευής και ανύψωσης αερόστατου στον ελλαδικό, υπό τουρκική κατοχή ακόμα, χώρο έγινε στα Ιωάννινα το 1803, στη αυλή του Αλή Πασά, από κάποιον Έλληνα ονόματι Παχώμη που καταγόταν από το Συράκο της Ηπείρου, χρυσοχόος στο επάγγελμα. Πλην όμως το αερόστατο που κατασκεύασε και που έμελλε να επιβιβασθεί ο ίδιος, από κακούς χειρισμούς και απειρία των βοηθών του αναφλέγη πριν ν΄ αρχίσει να υψώνεται. Το γεγονός αυτό περιέλαβε σε σατυρικό ποίημά του, εξ 150 στίχων, ο ιατρός του Αλή Πασά και ποιητής Ιωάννης Βηλαράς.
Στις 29 Σεπτεμβρίου 1804, ο Έιμπραχαμ Χόπμαν (Abraham Hopman) έγινε ο πρώτος Ολλανδός που πραγματοποίησε μια επιτυχημένη πτήση με αερόστατο στην Ολλανδία.
Ο Φραντσέσκο Τζαμπεκάρι επινόησε αερόστατο που αποτελούνταν από δύο σφαίρες χωριστές η μία πάνω από την άλλη. Η πάνω έφερε υδρογόνο και η κάτω που είχε σχήμα κόλουρου κώνου έφερε θερμαινόμενο αέρα από μια λυχνία οινοπνεύματος. Τελικά ο Τζαμπεκάρι μετά από αρκετές επιτυχείς πτήσεις φονεύθηκε σε μια τολμηρή προσπάθειά του στις 21 Σεπτεμβρίου του 1812 στη Μπολόνια.
Το πρώτο αερόπλοιο πέταξε το 1852 από τον Ανρί Zιφάρ (Henri Giffard). Η προώθησή του γινόταν με ατμομηχανή και ήταν πολύ αργό ώστε να είναι πρακτικό. Όπως συνέβηκε και με τα «βαρύτερα από τον αέρα» αεροπλάνα, χρειάστηκε η εφεύρεση του κινητήρα εσωτερικής καύσης πριν τα αερόπλοια γίνουν πρακτικά, κατά τα τέλη του 19ου αιώνα. Το 1857 ο Αμερικανός αεροναύτης Τζων Στέινερ (American John) αποπειράθηκε μια φιλόδοξη πτήση πάνω από τη Λίμνη Ήρι.
Η πρώτη επιτυχημένη πτήση αερόστατου στην Αυστραλία καταγράφηκε το 1858 και έγινε από τον Γουΐλλιαμ Ντήν (William Dean'). Το αερόστατο αερίου του ταξίδεψε επί 30 χιλιόμετρα επανδρωμένο με δυο αεροναύτες.
Το 1872 ο Πάουλ Χάενλαϊν (Paul Haenlein) πέταξε με το πρώτο προσδεμένο αερόπλοιο με κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η πρώτη πτήση με ελεύθερο αερόπλοιο με κινητήρα εσωτερικής καύσης έγινε το 1898 με τον Αλμπέρτο Σάντος Ντούμοντ (Alberto Santos Dumont).
O Ανρί Ζιφάρ (Henri Giffard) ανέπτυξε επίσης ένα προσδεμένο αερόπλοιο για επιβάτες το 1878 στο Πάρκο Τουϊλερίς (Tuileries Garden), στο Παρίσι. Το πρώτο προσδεμένο αερόπλοιο της σύγχρονης εποχής πέταξε επίσης στη Γαλλία, στο Κάστρο Σαντιγύ (Chantilly Castle), το 1994 από την εταιρεία Aerophile SA.
20ος αιώνας μέχρι σήμερα
Ο Εντ Γιοστ (Ed Yost) ξανασχεδίασε ένα αερόστατο θερμού αέρα στα τέλη της δεκαετίας του 1950, χρησιμοποιώντας νάυλον ύφασμα και καίγοντας προπάνιο για να θερμαίνει τον αέρα στο εσωτερικό του φακέλου του αερόστατου. Η πρώτη πτήση αυτού του αερόστατου, που διάρκεσε 25 λεπτά, και διάνυσε 5 χιλιομετρα, έγινε στις22 Οκτωβρίου 1960 στο Μπράνινγκ της Νεμπράσκα (Bruning, Nebraska). Η βελτιωμένη σχεδίαση του Γιοστ για τα αερόστατα θερμού αέρα ενέπνευσε το κίνημα των σύγχρονων αθλητικών αεροστάτων. Σήμερα πλέον, τα αερόστατα θερμού αέρα έγιναν πιο συνηθισμένα από τα αερόστατα (ελαφρού) αερίου.
Τα αερόστατα ως πτητικές μηχανές
Ένα αερόστατο είναι εννοιολογικά η απλούστερη πτητική μηχανή. Το αερόστατο είναι ένας υφασμάτινος φάκελος γεμάτος με ένα αέριο που είναι ελαφρύτερο από την περιβάλλουσα ατμοσφαιρα. Ολόκληρο το αερόστατο είναι λιγότερο πυκνό από το περιβάλλον του, οπότε ανυψώνεται παίρνοντας μαζί του το καλάθι του, που είναι δεμένο κάτω από το φάκελο, μεταφέροντας επιβάτες ή και άλλο φορτίο. Παρόλο που ένα αερόστατο δεν έχει γενικά προωθητικό σύστημα (αν έχει είναι αερόπλοιο), είναι δυνατός ένας βαθμός ελέγχου της κατεύθυνσης, αφού είναι δυνατό να κάνει κανείς ένα αερόστατο να ανέβει ή να κατέβει, ρυθμίζοντας έτσι το υψόμετρο πτήσης, ψάχνοντας έτσι να βρει άνεμο κατάλληλης διεύθυνσης.
Επιπλέον από τα αερόστατα ελεύθερης πτήσης, ένα αερόστατο μπορεί να είναι προσδεμένο για να επιτρέπει αξιόπιστες απογειώσεις και προσγειώσεις στην ίδια τοποθεσία. Αυτό είναι δυνατό τόσο με αερόστατα θερμού αέρα, όσο και με αερόστατα ελαφρού αερίου. Προσδεμένα αερόστατα επιτρέπουν πτήσεις διασκέδασης στο Παρίσι από το 1999, στο Βερολίνο από το 2000, στην Ευροντίσνεϋλαντ (Παρίσι) από το 2005, στο ζωολογικό κήπο του Σαν Ντιέγκο από το 2005, στον Κόσμο του Ντίσνεϋ (Ορλάντο) από το 2009 και στη Σιγκαπούρη από το 2006.
Τα αερόστατα ελαφρού αερίου έχουν καθιερωθεί σε επιστημονικές εφαρμογές, καθώς είναι ικανά να φθάνουν σε πολύ υψηλότερα υψόμετρα και για πολύ μεγαλύτερες χρονικές περιόδους. Γενικά γεμίζονται με ήλιο. Παρόλο που το υδρογόνο παρέχει μεγαλύτερη ανυψωτική δύναμη (κατ' όγκο φακέλου), είναι εκρηκτικό σε μια ατμόσφαιρα πλούσια σε οξυγόνο. Με λίγες εξαιρέσεις, τα επιστημονικά αερόστατα είναι μη επανδρωμένα.
Υπάρχουν δυο υποτύποι αεροστάτων ελαφρού αερίου: Τα «αερόστατα μηδενικής πίεσης» και τα «αερόστατα υπερπίεσης».
Τα αερόστατα μηδενικής πίεσης είναι παραδοσιακή μορφή αερόστατου ελαφρού αερίου. Είναι σχετικά φουσκωμένα με το ελαφρύ αέριο πριν από την απογείωση, με μια πίεση αερίου ίση μέσα και και έξω από το φάκελο του αερόστατου. Καθώς το αερόστατο ανυψώνεται, το αέριο διαστέλεται για να εξισώαει τη διαφορά πίεσης, οπότε το ίδιο συμβαίνει και με το φάκελο του αερόστατου που το περικλείει. Τη νύχτα, καθώς το αέριο ψύχεται γίνεται πυκνότερο και το αερόστατο χάνει ύψος. Ένα αερόστατο μηδενικής πίεσης μπορεί να διατηρήσει το ύψος πτήσης του απελευθερώνοντας αέριο όταν φθάνει πολύ ψηλά, όπου η διαστολή του αερίου αρχίζει απειλεί να το φάκελο με σχίσιμο, ή ρίχνοντας έρμα, αν χαμηλώσει πολύ. Η απώλεια αερίου και έρματος περιορίζει την αντοχή του αερόστατου σε λίγες ημέρες.
Ένα αερόστατο υπερπίεσης, σε αντιδιαστολή, έχει ένα σκληρό και αναελαστικό φάκελο που γεμίζεται με ελαφρύ αέριο με μια πίεση υψηλότερη από την εξωτερική ατμοσφαιρική και μετά σφραγίζεται. Το αερόστατο υπερπίεσης δεν μπορεί να αλλάξει μέγεθος σημαντικά και έτσι διατηρεί γενικά ένα σταθερό όγκο. Το αερόστατο υπερπίεσης διατηρεί ένα υψόμετρο σταθερής πυκνότητας στην ατμόφσφαιρα και μπορεί να διατηρήσει την πτήση του ώσπου η διαροή αερίου σταδιακά το φέρνει κάτω. Τα αερόστατα υπερπίεσης προσφέρουν αντοχή πτήσης μέχρι και για μήνες και όχι μόνο για λίγες ημέρες. Στην πραγματικότητα, σε μια τυπική επιχείρηση σε ένα αερόστατο υπερπίεσης με εδάφεια βάση, η αποστολή πτήσης τελειώνει πιθανότερα με μια διαταγή από τον εδάφειο έλεγχο να ανοίξει το φάκελό του, παρά με φυσική διαφυγή του αερίου του. Τα υψηλού υψομέτρου αερόστατ χρησιμοποιούνται ως πτητικά σκάφη για να μεταφέρουν επιστημονικό εξοπλισμό (όπως τα μετεωρολογικά αερόστατα), ή φθάνουν σε υψόμετρο κοντά στο κατώφλι του διαστήματος για να πάρουν μετρήσεις ή φωτογραφίες απότη Γη. Τέτοια αερόστατα μπορούν να φθάσουν ως και τα 30.500 μέτρα υψόμετρο στην ατμόσφαιρα, και είναι προγραμματισμένα να καούν σε ένα ορισμένο υψόμετρο, αφού πρώτα ρίξουν με αλεξίπτωτο το φορτίο με τα δεδομένα πίσω στο έδαφος.
Υπάρχουν ακόμη τα αερόστατα συμπλέγματος, που χρησιμοποιούν πολλούς μικρότερους φακέλους ελαφρού αερίου για πτήση.
Στρατιωτικές χρήσεις
.jpg)
Η πρώτη στρατιωτική χρήση ενός αερόστατου έγινε κατά τη Μάχη της Φλώρες (1794) (Battle of Fleurus, 1794) όταν το αερόστατο L'Entreprenant χρησιμοποιήθηκε από το «Γαλλικό Αεροστατικό Σώμα» (French Aerostatic Corps) για να παρατηρεί τις κινήσεις του εχθρού στο έδαφος. Το συγκεκριμένο στρατιωτικό τμήμα σχηματίστηκε στις 2 Απριλίου του 1794 από το Γαλλικό Στρατό. Ωστόσο τα λογιστικά προβλήματα που δημιουργούσε η παραγωγή υδρογόνου στο πεδίο της μάχης (χρησιμοποιούσαν φούρνους για να ερυθροπυρώνουν σίδηρο, στον οποίο επιδρούσαν με νερό), το σώμα διαλύθηκε το 1799.
Η πρώτη μεγάλης κλίμακας χρήση αερόστατων για στρατιωτικούς σκοπούς συνέβηκε κατά τη διάρκεια του Αμερικανικού Εμφυλίου Πολέμου όταν το Καλοκαίρι του 1861 ιδρύθηκε και οργανώθηκε, από τον Καθηγητή Θαντέους Λόου (Thaddeus S. C. Lowe), το «Σώμα Αεροστάτων του Στρατού της Ένωσης» (Union Army Balloon Corps). Τυπικά, τα αερόστατα γεμίζονταν με φωταέριο από τις σχετικές δημοτικές υπηρεσίες και μεταφέρονταν στο πεδίο της μάχης, μια επίπονη και αναποτελεσματική επιχείρηση, καθώς τα αερόστατα έπρεπε να επιστρέφουν σε μια πόλη με φωταέριο κάθε 4 ημέρες για ξαναγέμισμα. Τελικά κατασκευάστηκαν «γεννήτριες αερίου υδρογόνου», κάτι συμπαγή συστήματα δεξαμενών και σωληνώσεων από χαλκό που παρήγαγαν υδρογόνο με επίδραση θειικού οξέος σε ρινίσματα σιδήρου. Οι γεννήτριες αυτές μεταφερόταν (σχετικά) εύκολα μαζί με τα μη φουσκωμένα αερόστατα ως το πεδίο μάχης πάνω σε έναν κυλίβαντα. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μείωνε τη διάρκεια λειτουργίας των αερόστατων, γιατί ίχνη ατμών του θειικού οξέος συχνά έμπαιναν στους φακέλους των αερόστατων μαζί με το υδρογόνο. Τελικά, ο Δρ. Λοόυ έφτιαξε 7 αερόστατα κατάλληλα για στρατιωτική χρήση. Η πρώτη εφαρμογή που θεωρήθηκε χρήσιμη για τα αερόστατα ήταν χαρτογράφηση από εναέρια σημεία αναφοράς, οπότε οι πρώτες αποστολές του Δρ. Λόου ήταν μαζί με το Σώμα Τοπογράφων Μηχανικών (Corps of Topographical Engineers). Όμως ο στρατηγός Ίρβιν Μακντόγουελ (Irvin McDowell), διοικητής της Στρατιάς Πότομακ, αντιλήφθηκε την αξία της ανέριας αναγνώρισης και κάλεσε το Δρ. Λόου, που εκείνη την εποχή χρησιμοποιούσε το προσωπικό του αερόστατο Enterprise, κατά την Πρώτη Μάχη του Μπουλ Ραν (First Battle of Bull Run). Ο Δρ. Λόου επίσης εργάστηκε ως «προωθημένος παρατηρητής πυροβολικού» (Forward Artillery Observer, FAO) για να διευθύνει πυρά πυροβολικού μέσω σημαιοσημάτων. Αυτό επίτρεψε στο πυροβολικό να βάλλει με ακρίβεια σε στόχους που δεν μπορούσε να δει από το έδαφος, ένα στρατιωτικό πλεονέκτημα. Το πρώτο στρατιωτικό αερόστατο του Δρ. Λόου, το Eagle, ήταν έτοιμο στις 1 Οκτωβρίου του 1861. Κλήθηκε σε υπηρεσία αμέσως για να ρυμουλκηθεί στο Λιούινσβιλλ της Βιρτζίνιας, χωρίς καμιά γεννήτρια υδρογόνου, επιχείρηση που χρειάστηκε μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από αυτό που χρειάστηκε για την κατασκευή του αερόστατου. Το ταξίδι άρχισε μετά από φούσκωμα στην Ουάσινγκτον και μετατράπηκε σε μια εκδρομή 12 ωρών για 19 χιλιομετρα που απειλήθηκε από ένα θυελλώδη άνεμο που άρπαξε το αερόστατο από το δέσιμό του και το έριξε στην ακτή. Οι δραστηριότητες με αερόστατα σταμάτησαν ώσπου όλα τα αερόστατα και οι γενήτριες υδρογόνου ήταν πλήρως έτοιμα. Με την ικανότητα να γεμίζει αερόστατα σε απομακρισμένες βάσεις, ο Δρ Λόου, το νέο του αερόστατο το Washington και δυο γενήτριες υδρογόνου φορτώθηκαν πάνω σε ένα ανθρακαγωγό πλοίο με την ονομασία George Washington Parke Custis. Καθώς μεταφέρθηκε στο Πότομακ, ο Δρ Λόου, ήταν ικανός να απογειωθεί και να παρατηρήσει το πεδίο μάχης καθώς μετακινήθηκε σε μια έντονα δασωμένη χερσόνησο. Το Σώμα Αεροστάτων του Στρατού της Ένωσης ευτύχησε να δει περισσότερες επιτυχίες στις μάχες της Εκστρατείας Χερσονήσου (Peninsula Campaign), παρά με τη Στρατιά του Πότομακ που υποστήριξε. Η γενική στρατιωτική διάθεση έναντι της χρήσης αερόστατων επιδεινώθηκε. Τελικά τον Αύγουστο του 1863 το Σώμα Αεροστάτων του Στρατού της Ένωσης διαλύθηκε. Ο Στρατός Ομοσπονδιακών Πολιτειών επίσης έκανε χρήση αερόστατων, αλλά παρεμποδίστηκε θανάσιμα από ελλείψεις προμηθειών, εξαιτίας του εμπάργκο. Αναγκάστηκαν να κατασκευάσουν τα αερόστατά τους από το ύφασμα πολύχρωμων μετάξινων φορεμάτων που θυσίασαν, και η χρήση τους περιορίστηκε από τη μη συχνή προμήθεια φωταερίου στο Ρίτσμοντ της Βιρτζίνιας. Ο πρώτος αεροναύτης αερόστατου της Ομοσπονδιακής «αεροπορίας» ήταν ο Έντουαρντ Πόρτερ Αλεξάντερ (Edward Porter Alexander). Μέχρι το καλοκαίρι του 1863 έπαψαν όλες οι αναγνωρίσεις με αερόστατα του Εμφυλίου Πολέμου.
Στη Βρετανία κατά τη διάρκεια του 1863, έγιναν πειραματικές πτήσεις αερόστατων για λόγους στρατιωτικής αναγνώρισης από το Βασιλικό Μηχανικό για λογαριασμό του Βρετανικού Στρατού, αλλά παρόλο που τα πειράματα ήταν επιτυχή θεωρήθηκε ότι δεν άξιζε το εγχείρημα τα προχωρήσει περισσότερο, γιατί ήταν πολύ δαπανηρό. Ωστόσο, μέχρι το 1888 μια Σχολής Αεροστατικής ιδρύθηκε στο Τσάθαμ του Μέντλεϋ του Κεντ.
Κατά τον Παραγουαϊνό Πόλεμο (1864 - 1870), τα αερόστατα χρησιμοποιήθηκαν για παρατηρήσεις από τον Βραζιλιανό Στρατό.
Αερόστατα χρησιμοποιήθηκαν από το Βασιλικό Μηχανικό για σκοπούς αναγνώρισης και παρατήρησης κατά τη διάρκεια της Εκστρατείας της Μπεχουαναλάνδης(Bechuanaland Expedition, 1885), της Εκστρατείας του Σουδάν (Sudan Expedition, 1885) και κατά το Δεύτερο Πόλεμο Μπόερ (Second Boer War, 1899-1902). Ένα αερόστατο 330 m³ κρατήθηκε φουσκωμένο επί 22 ημέρες και διέσχησε 265 χιλιόμετρα μέσα στο Τρανσβάαλ μαζί με τις Βρετανικές στρατιωτικές δυνάμεις.
Αερόστατα γεμάτα με υδρογόνο χρησιμοποιήθηκαν ευρύτατα κατά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο (1914-1918) για να ανακαλύπτουν τις κινήσεις των εχθρικών τμημάτων και για τη διεύθυνση των πυρών του πυροβολικού. Οι παρατηρητές τηλεφωνούσαν τις αναφορές τους σε αξιωματικούς στο έδαφος, που μεταβίβαζαν τις πληροφορίες σε αυτούς που τις χρειάζονταν. Τα αερόστατα παρατήρησης ήταν συχνά στόχος για τα εχθρικά αεροπλάνα. Τα αεροπλάνα επιτίθονταν στα εχθρικά αερόστατα συχνά εξοπλισμένα με εκρηκτικές σφαίρες, για να αναφλέξουν το υδρογόνο των αερόστατων. Το διακριτικό του αεροναύτη υιοθετήθηκε από τον Στρατό των ΗΠΑ κατά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο για να διακρίνει τα μέλη τις υπηρεσίας που ήταν ικανοί αεροναύτες.
Τα αερόστατα παρατήρησης υπηρέτησαν και μετά τον Μεγάλο Πόλεμο, αφού χρησιμοποιήθηκαν κατά τους Ρωσοφινλανδικούς Πολέμους, δηλαδή κατά τον Χειμερινό Πόλεμο (1939 - 1940) και κατά τον Συνεχιζόμενο Πόλεμο (1941 - 1945).
Κατά το Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο οι Ιάπωνες απογείωσαν χιλιάδες εμπρηστικά αερόστατα με ήλιο κατά των ΗΠΑ και του Καναδά. Στην Επιχείρηση Αουτγουορντ(Operation Outward) οι Βρετανοί χρησιμοποίησαν αερόστατα για να μεταφέρουν εμπρηστικές βόμβες κατά των Γερμανών Ναζί.
Μεγάλα αερόστατα με ήλιο χρησιμοποιήθηκαν από την Νοτιοκορεατική κυβέρνηση και από ιδιωτικούς φιλελεύθερους ακτιβιστές στη Βόρεια Κορέα. Πετούσαν για εκατοντάδες χιλιόμετρα κατά μήκος των συνόρων μεταφέροντας νέα από τον «έξω κόσμο», παράνομα ραδιόφωνα, ξένο συνάλλαγμα και δώρα προμηθειών προσωπικής υγιεινής. Ένας Βορειοκορεάτης στρατιωτικός αξιωματούχος περιέγραψε τις αποστολές αυτές ως ψυχολογικό πόλεμο και απείλησε τη Νότια Κορέα αν συνεχίζονταν.
Αρχή λειτουργίας
Η αρχή λειτουργίας του αερόστατου βασίζεται στην Αρχή του Αρχιμήδη όπως ισχύει η άνωση στην αεροστατική.
Συγκεκριμένα το αέριο συμπεριφέρεται ως ρευστό. Έτσι κατά τη Μηχανική των ρευστών, στην αεροστατική συμβαίνει ότι και στην υδροστατική όπου η Αρχή του Αρχιμήδη διατυπώνεται ως ακολούθως:
- "Σε κάθε σώμα που βρίσκεται μέσα σ΄ ένα αέριο εφαρμόζεται δύναμη άνωσης ίση με το βάρος του αερίου που εκτοπίζεται από το σώμα".
Έτσι αν γεμίσουμε ένα μπαλόνι με αέριο ειδικά ελαφρύτερο από τον ατμοσφαιρικό αέρα μπορεί να πετύχουμε η δύναμη άνωσης που θα εφαρμόζεται σ΄ αυτό να είναι μεγαλύτερη από το βάρος του συστήματος μπαλόνι - αέριο. Τότε το μπαλόνι, που σε όλες τις παρόμοιες περιπτώσεις ονομάζεται αερόστατο ή αεροστατική σφαίρα, θ΄ αρχίσει να υψώνεται.
Μεγάλος φόβος υπάρχει για το αερόστατο υδρογόνου γιατί σε περίπτωση ατυχήματος υπάρχει κίνδυνος ισχυρής έκρηξης. Αυτή η απειλή έχει αντιμετωπιστεί τοποθετώντας βαλβίδες ασφαλείας υψηλής πίεσης ή με χρήση ηλίου αντί υδρογόνου, πλην όμως επειδή αυτό έχει τετραπλάσια πυκνότητα παρέχει πολύ μικρότερη άνωση.