Heißluftballon

Ein Heißluftballon steigt, weil die erwärmte Luft in seiner Hülle leichter ist als die kühlere Luft ringsum. Die Brüder Montgolfier, die 1782 ein kleines Modell in einem Zimmer hatten fliegen lassen, führten 1783 in Frankreich erstmals einen öffentlich vor, und am 21. November jenes Jahres trug ihr Ballon zwei Männer über Paris, der erste freie Flug von Menschen.

Was es ist

Ein Heißluftballon ist ein großer, leichter Sack, die Hülle, unten offen und mit erwärmter Luft gefüllt. Warme Luft hat eine geringere Dichte als kalte, sodass der Sack und was darunter hängt weniger wiegen als die Außenluft, die sie verdrängen, und das Ganze steigt. Nichts treibt ihn an: Ein Ballon steigt, wenn man die Luft in ihm erhitzt, sinkt, wenn sie abkühlt, und treibt mit dem Wind.

Der Ballon auf der Tafel ist der, den Joseph und Étienne Montgolfier, Papiermacher aus Annonay, für den ersten freien Flug mit Menschen an Bord am 21. November 1783 bauten. Berichten zufolge war er etwas über 20 m hoch. Er bestand aus Stoff, als Leinen oder Taft beschrieben, mit Papier gefüttert, mit einem alaunhaltigen Firnis gegen Feuer bestrichen und blau und gold bemalt. Eine ringförmige Galerie aus Weidengeflecht hing um den offenen Hals und trug die beiden Luftfahrer, ein eiserner Feuerkorb mit brennendem Stroh hing in der Mitte der Öffnung.

Wie es funktioniert

Beim Luftdruck auf Meereshöhe wiegt ein Kubikmeter Luft von 20 °C etwa 1,2 kg. Auf 100 °C erwärmt, wiegt dasselbe Volumen nur noch rund 0,95 kg, weil sich die Luft ausgedehnt hat und ein Teil davon aus dem offenen Hals entwichen ist. Jeder Kubikmeter heißer Luft in der Hülle liefert also etwa ein Viertelkilogramm Auftrieb, der zuerst die Hülle und die Ausrüstung tragen muss, bevor ein Passagier mitfliegen kann. Ein Ballon braucht deshalb ein großes Volumen, um etwas zu tragen: Die Hülle der Montgolfiers von 1783 fasste mehr als tausend Kubikmeter.

Ein moderner Ballon: Propanflaschen in einem Weidenkorb und ein Brenner unter der offenen Mündung einer Nylonhülle.

Die warme Luft steigt in die Kuppel und drückt gegen den Stoff. Die Wärme entweicht langsam durch das Gewebe und den Hals, darum muss die Luft immer wieder erwärmt werden. 1783 gabelten die Luftfahrer Stroh durch Öffnungen in der Galerie in den Feuerkorb; um zu steigen, legten sie nach, um zu sinken, ließen sie das Feuer herunterbrennen. Beim ersten Flug fing die Hülle mehrmals Feuer, und sie löschten die Brandstellen mit nassen Schwämmen.

Ein moderner Ballon arbeitet genauso, nur mit besseren Werkstoffen. Die Hülle ist aus Nylon oder Polyester, der Korb aus Weidengeflecht, und ein Propanbrenner bläst kurze, kräftige Flammenstöße in die Mündung der Hülle. Der Pilot steigt oder sinkt, um Winde mit anderen Richtungen zu finden; nur so kann er steuern.

Wie man ihn baut

Ein Modell aus Seidenpapier, mit warmer Luft aus einem Haartrockner gefüllt, zeigt das Prinzip ohne jede Flamme. Es muss groß und leicht sein, denn die Luft aus einem Haartrockner ist nur mäßig heiß.

Bahnen zuschneiden. Eine Kartonschablone für eine Bahn anfertigen: eine lange, spitze Blattform von 2 m Länge und 40 cm an der breitesten Stelle, unten gerade abgeschnitten, wo sie 8 cm breit ist. Acht Bahnen aus möglichst dünnem Seidenpapier zuschneiden und die Bögen bei Bedarf mit Klebestift aneinanderfügen.

Die Hülle kleben. Die Bahnen Kante an Kante mit etwa 1 cm Überlappung zusammenkleben, sodass die Spitzen oben zusammentreffen und die geraden unteren Enden eine runde Öffnung bilden. Die Spitze mit einem kleinen runden Flicken schließen. Die Öffnung auf einen Ring aus dünnem Draht oder leichtem Karton von 20 cm Durchmesser kleben, damit sie offen bleibt.

Ein Modell aus acht Papierbahnen: Warme Luft aus einem Haartrockner kann es heben, wenn das Papier leicht genug ist.

Füllen. Drinnen, in einem kühlen, zugfreien Raum, die Hülle von einem Helfer oben halten lassen, die Öffnung nach unten. Zwei bis drei Minuten lang Luft aus einem Haartrockner auf höchster Stufe von etwa 20 cm unterhalb in die Öffnung blasen, den Trockner dabei bewegen und seinen Lufteinlass frei halten. Den Trockner ausschalten und wegnehmen, bevor man loslässt, damit allein die warme Luft im Inneren trägt. Zieht der Sack nach oben, steigt er zur Decke und sinkt wieder, wenn die Luft abkühlt; tut er es nicht, ist die Luft für sein Gewicht nicht heiß genug, und dünneres Papier oder eine größere Hülle helfen.

Sicherheit. Einen Papierballon nie mit einer Kerze, einem Brenner oder irgendeiner Flamme erwärmen und nie Himmelslaternen steigen lassen: Sie kommen noch brennend herunter und lösen Brände aus. Den Haartrockner mindestens 20 cm vom Papier entfernt halten, seinen Lufteinlass nie verdecken und sofort aufhören, wenn das Papier sich bräunt oder brenzlig riecht. Echte Heißluftballone fliegen nur Piloten mit Lizenz und zugelassenem Gerät.

Geschichte und Entwicklung

Joseph Montgolfier ließ im November 1782 einen kleinen Seidenballon in einem Zimmer aufsteigen und baute danach mit seinem Bruder Étienne größere. Am 4. Juni 1783 schickten sie auf dem Marktplatz von Annonay einen unbemannten Ballon aus Stoff und Papier von etwa 11 m Durchmesser hoch, der weit über die Stadt stieg und nach rund zehn Minuten mehr als anderthalb Kilometer entfernt niederging.

Die ersten Passagiere, in Versailles im September 1783: ein Schaf, eine Ente und ein Hahn.

Am 19. September 1783 trug in Versailles, vor Ludwig XVI. und Marie-Antoinette, ein Ballon ein Schaf, eine Ente und einen Hahn in einem Korb. Zwei Monate später, am 21. November, stiegen Jean-François Pilâtre de Rozier, ein Lehrer der Naturwissenschaften, und der Marquis d’Arlandes, ein Offizier, im Park des Château de la Muette am Bois de Boulogne im Westen von Paris auf. Sie flogen etwa 25 Minuten, höchstens rund 900 m hoch, und landeten auf freiem Feld nahe der heutigen Place d’Italie, etwa 9 km entfernt. Zehn Tage später starteten Jacques Charles und Nicolas-Louis Robert in den Tuilerien mit einem Wasserstoffballon. Gasballone blieben viel länger in der Luft, und Heißluft wurde danach kaum noch verwendet.

Der Heißluftballon kehrte Ende der 1950er-Jahre zurück, als der Amerikaner Ed Yost eine Hülle aus Kunstfaserstoff mit einem Brenner für Flaschenpropan verband. Sein Flug ab Bruning in Nebraska am 22. Oktober 1960 gilt als der erste eines modernen Heißluftballons, und ab 1961 verkaufte seine Firma Raven Industries Heißluftballone für den Sport.