Heißluftballon
Der Heißluftballon wurde von den Brüdern Joseph Michel und Jacques Etienne Montgolfier erfunden. Aus der Beobachtung, dass Rauch nach oben steigt, schlossen sie, dass Rauch, in einem leichten Behälter verpackt, den ganzen Behälter nach oben ziehen müsste. Sie gingen irrtümlich davon aus, ein neues, leichtes Gas entdeckt zu haben. Die erste Fahrt war genau am 4. Juni 1783, Menschen waren nicht an Bord. Die zweite Fahrt fand am 19. September in Versailles statt. Weil man der Sache aber noch nicht richtig traute, und auch noch nichts über das Luftmeer wusste, zog man es vor, statt Menschen drei Tiere, nämlich einen Hahn, eine Ente und einen Hammel zu befördern.
Die ersten Ballonfahrer in der Menschheitsgeschichte waren Pilâtre de Rozier und der Gardeoffizier d'Arlandes, die am 21. November 1783 aus dem Garten des Schlosses La Muette bei Paris mit einem Heißluftballon aufstiegen.
Die erste bemannte Ballonfahrt außerhalb Frankreichs wurde von Don Paolo Andreani und den Brüder Agostino und Carlo Gerli in der Nähe von Mailand am 25. Februar 1784 unternommen.
Am 16. September 1979 gelang den beiden thüringischen Familien Strelzyk und Wetzel mit einem selbstgebauten Heißluftballon eine spektakuläre „Republikflucht“ aus der DDR nach Bayern.
Heißluftballons wurden nach ihren Erfindern auch Montgolfièren genannt.
Physik
Bei konstantem Druck sinkt die Dichte von Körpern mit steigender Temperatur (Ausnahme: Anomalie des Wassers unterhalb 4° C). Durch den Dichteunterschied der kälteren äußeren Luft und der inneren wärmeren Luft des Heißluftballons entsteht so eine Auftriebskraft. Dieser wirkt jedoch die Schwerkraft (das Gewicht) des Heißluftballons entgegen. Das Gewicht des Heißluftballons setzt sich - vereinfacht dargestellt - aus dem Gewicht der ihm angehängten Nutzlast (Korb mit Brenner, Gasbehältern und Insassen) sowie aus dem Gewicht der Ballonhülle zusammen. Das Gewicht der Ballonhülle steigt quadratisch mit dem Durchmesser. Eine größere Hülle trägt mehr Nutzlast. Gängige Größen sind 3000 - 5000 Kubikmeter. Die Auftriebskraft steigt - bei konstantem Dichteunterschied zwischen innerer und äußerer Luft - kubisch mit dem Ballondurchmesser. Bei kleinen Ballondurchmessern steigt das quadratisch wachsende Gewicht der Hülle schneller an, als der kubisch wachsende Auftrieb. Erst bei größeren Durchmessern überwiegt das Anwachsen der Auftriebskraft. Ein Heißluftballon benötigt so einen Mindestdurchmesser, um abheben zu können. Die Temperatur beträgt während einer Ballonfahrt ca. 90°C.
Verfeinerte Betrachtungen beziehen die Umstände mit ein, dass mit steigendem Ballondurchmesser sowohl mehrere Brenner als auch konstruktionsbedingt andere Materialien für die Hülle benötigt werden.
Thermografie
Thermografien beim Aufrüsten eines Ballons
Anwendungen
Der Heißluftballon wird überwiegend für den Ballonsport verwendet. Da durch die mitgeführte Flamme stets eine Brandgefahr bei unkontrollierter Landung besteht, ist er für unbemannte Anwendungen wie für Radiosonden eher weniger geeignet, zumal auch die maximale Fahrtdauer wesentlich geringer ist als bei gasgefüllten Ballons, da während der Fahrt ein Brennstoff verbraucht wird. Da der Auftrieb von Heißluft geringer ist als von Wasserstoff oder Helium, ist die maximale Aufstiegshöhe von Heißluftballons auch geringer, als die von gasgefüllten Ballons (18 Kilometer, anstelle 50 Kilometer). Nichtsdestoweniger gibt es auch unbemannte Anwendungen des Heißluftballons, zum Beispiel in Form von Flugmodellen und als Partyballon.
Steuerung
Es ist nicht möglich, einen Heißluftballon direkt zu steuern. Um auf die Fahrtrichtung und -geschwindigkeit Einfluss zu nehmen, werden die sich in unterschiedlichen Höhen voneinander unterscheidenden Windrichtungen und -geschwindigkeiten ausgenutzt. Durch gezieltes Steigen oder Fallen können Winde so ausgenutzt werden, um sich einem gewünschten Ziel zu nähern.
Dieser Effekt wird bei insbesondere in den USA beliebten Wettbewerben genutzt, bei denen es meist das Ziel ist, mit einem kleinen Markierungsbeutel (Beanbag, Marker) ein bestimmtes, ausgelegtes Kreuz zu treffen. Der Ort des "X" kann entweder bereits zu Beginn des Wettbewerbes bekannt sein, so dass die Piloten einen geeigneten Startplatz suchen müssen, oder von einem vorausfahrenden Ballon (Hare) ausgelegt werden. Im letzteren Fall müssen die Teilnehmer versuchen, eine zum Hare möglichst gleiche Flugbahn zu erwischen, indem sie auf dessen Höhenänderungen reagieren.
Einen raschen Sinken des Ballons kann durch einen Parachutte erfolgen. Der Parachutte ist aus demselben Material wie die Hülle und befindet sich an der Spitze des Ballons, wo sie mit der Hülle (durch Klettverschluss) verbunden ist. Durch Ziehen an einem Seil, kann der Pilot diesen Parachutte öffnen (Parachutte wird nach unten gezogen), dadurch kann warme Luft schnell aus der Hülle entweichen. Das Schließen des Parachuttes wird durch Loslassen der Leine vollzogen, wodurch dann die warme Luft, die sich noch in der Hülle befindet den Parachutte wieder an den Top steuert.
