用氢气灌满气球,它应该能飞

天降邪祟与伟大发明

1783年8月27日,巴黎郊外的戈内斯村口,一群暴怒的村民挥舞着各种农具冲出,奔向一个带红黄条纹的球状物体。不久之前,这个大球从天而降,吓坏了当地村民,被认为是妖魔邪祟。冲到近前的村民们面对如此妖物自然谈不上客气,用尽全力地撕扯、刺戳和打砸,必欲摧毁这个可能降下大祸的灾星。等到大球的真正主人赶来时,这个大球早已被村民们的干草叉和镰刀捣得稀烂。

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1783年8月27日查理放飞的第一只氢气球在高空爆裂后坠落到戈内斯村,被村民当成邪祟捣毁,还把残骸拴在马尾当作战利品游街。

如果从大球坠落戈内斯村那一刻算起,向前回溯45分钟,巴黎城内的战神广场人头攒动。人群中央的空场上,一位绅士指挥着一群工人费力地把一罐一罐的硫酸倒进特制的容器,容器里装着数百公斤废铁。随着硫酸腐蚀废铁嘶嘶作响,氢气开始从两者的反应中产生,并被容器周围的铅管导向不远处的一只气球。这只气球不算太大,只能容纳35立方米氢气。由于产生的氢气温度较高,导入气球前并未经过冷却,灌入气球后总是随着冷却而收缩,这让工人们很难灌满。最终,这只气球总算是基本充满,开始离地升空,在风力作用下一边升高一边向北飞去。在到达高空破裂前,气球连续飞行了45分钟,最后降落在距起飞点21千米外的戈内斯村,被暴怒的村民认作了妖物。战神广场上放飞气球的那位绅士,是法国著名物理学家兼发明家雅克·亚历山大·查理(Jacques Alexandre Cesar Charles),他是氢气球的发明人。这次试飞活动的组织者,是查理和他的合作者——罗伯特兄弟。

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雅克·亚历山大·查理是杰出的法国物理学家和发明家,现代物理学的查理定律,就是他的杰作。

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查理在试飞现场利用硫酸和废铁制取氢气并灌入气球,不仅充气缓慢还相当危险。

查理热衷于物理和化学,物理学上表示气体压强与温度之间关系的查理定律,就是他的研究成果。在认真分析过波义耳、卡瓦洛等人的研究成果,查理意识到如果用氢气来填充气球,就能产生足够的升力,把物体甚至人类带到空中。于是他设计了气球,又找来罗伯特兄弟合作,准备干一番大事。罗伯特兄弟帮助查理制造了轻质且密封性良好的球囊材料:他们用松节油溶解橡胶,然后把它涂在丝绸面料上,制成气囊主体。查理的氢气球原本使用红色和白色的丝绸交替缝合,但松节油让丝绸褪色,变成了红色和黄色。这便是后来在戈内斯村惨遭捣毁的第一只氢气球。

从杜伊勒里花园起飞

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8月27日的试飞证明氢气球完全具备载人飞行潜力,只是需要更大的容积。既然已经解决了制作工艺问题,查理和罗伯特兄弟很快赶工完成了一只大型氢气球,容积达到了380立方米,气球球囊外罩一张大网,一个船形吊篮通过绳索悬挂在球囊下方,可以承载两人。起飞场地选在了巴黎杜伊勒里宫花园,据说有数万人围观了这次飞行。查理和他的团队不失时机地向公众收取“参观费”,只要缴纳一个银币,就能获准在近距离观看整个准备和起飞过程。公众缴纳的参观费用,全部用于以后的气球制造工程。最内侧的VIP参观者中,有一个人不能不提,他就是美国开国元勋,时任美国驻法国外交官的本杰明·富兰克林。他在写给友人的信中,提到了气球的军事意义,认为“从空中以可控气球发动的打击是无法防御的”。此外,热气球发明人之一的约瑟夫·蒙哥尔费也到了现场,他是查理的朋友,虽然大家事实上多少存在竞争关系,但约瑟夫还是向查理提供了帮助,建议他先放飞一只小气球,借此探查空中的风向和天气情况。

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1783年12月1日,查理和尼古拉·路易·罗伯特乘坐氢气球从杜伊勒里宫花园起飞,完成了人类历史上首次氢气球载人飞行。

1783年12月1日下午1时45分,查理和尼古拉·路易·罗伯特勇敢地跨进吊篮,从杜伊勒里宫花园升空,开始了氢气球首次载人飞行。查理在球囊上安装了氢气释放阀门,还在吊篮上安装了一些压载沙袋,这样就能调整飞行高度。升空后两人很快飞到550米,连续飞行2小时5分钟才降落,飞行距离达到了36千米。一路上,助手们追逐着气球在地面策马狂奔,随时准备提供帮助和救援。

这次飞行没能让查理尽兴,他还想再飞一次。考虑到气球已经损失了一部分氢气,这次他决定单人飞行。气球载着他再次离地,这次达到了3000米高度,从这里看,原本已经下山的夕阳又出现在视野中。随着高度增加,压力的降低让他耳部疼痛难忍,他连忙打开阀门释放氢气转入下降,最终降落在3千米外的地方。

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结束首次氢气球载人飞行后的查理和尼古拉·路易·罗伯特,当时的氢气球通过用阀门释放部分氢气来降低高度。

查理和查理埃尔

查理也许多少会感到些沮丧。就在这次飞行10天前的11月21日,他的朋友兼同行蒙哥尔费兄弟,用自己制造的热气球把两位乘客送上了天,实现了首次气球载人飞行。查理一直渴望乘坐气球飞行,但国王路易十六坚决反对,他担心会出现致命事故,提议让两名囚徒充当首飞体验者,查理等人坚决反对,他们倒不是担心囚犯的人身安全,而是认为首次气球飞行的荣光不应该落在囚犯身上。终于,罗齐埃等志愿者站了出来,而蒙哥尔费兄弟的气球也比自己的氢气球完成得更快,结果拔了头筹。

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因为查理发明氢气球的壮举,当时的法国人干脆把氢气球命名为“查理埃尔”。当时许多艺术家以氢气球首次载人飞行为灵感打造装饰艺术,图为艺术家设计的载人氢气球造型的喷泉艺术雕塑。

虽然比蒙哥尔费热气球载人飞行晚了10天,但查理在人类航空史上的贡献仍极为重要。他是第一个提出用氢气填充气球产生浮力升空的人,这一点与蒙哥尔费兄弟孜孜不倦点燃潮湿稻草和木头,用烟气填充气球的做法完全不同。查理的氢气球,后来不仅成为各种大型博览会上观光揽胜的工具,更是为后来开创远程飞行和航线任务的大型飞艇奠定了基础。由于查理在发明氢气球方面的壮举,他的名字也被法国人用来命名氢气球,旧时法文中氢气球就被叫成了“查理埃尔”(Charliere)。

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