Французские метеорологи разработали гораздо более простой и дешевый метод исследования верхних слоев атмосферы с помощью небольших воздушных шаров, несущих записывающие приборы. Обычный воздушный шар из шелка или кишковой кожи, частично наполненный, поднимается на большую высоту вместе с приборами, уносится ветром, теряя газ, и при приземлении находится кем-то, кто возвращает его согласно письменным инструкциям, сопровождающим аппарат. Другой метод, введенный профессором Ассманом, заключается в использовании закрытых резиновых шаров, которые на больших высотах лопаются из-за расширения водорода внутри них, позволяя приборам спускаться на парашютах мягко на землю. Воздушные шары, несущие приборы вышеуказанного типа, называются «зондирующими шарами» или «balloons sondes», тогда как если они не несут приборов, а лишь показывают направление ветра, их можно назвать «шарами-пилотами». Такие зондирующие шары использовались для исследования температуры атмосферы на высоте до 18 миль.
На предыдущих страницах были описаны некоторые длительные путешествия на воздушных шарах. В свое время они считались очень долгими, но в последние годы их часто превосходили, сначала профессиональные аэронавты, затем любители и члены различных аэронавтических клубов, практикующие воздухоплавание как спорт и стимулируемые привлекательными призами. Но человеком, совершившим самый длинный полет на воздушном шаре в течение первого столетия этого искусства, по-видимому, был мистер Джон Уайз, выдающийся американский пионер воздухоплавания.
Мистер Уайз был редким сочетанием шоумена, ученого, спортсмена и смельчака, который за четыре десятилетия, последовавшие за его первым подъемом в Филадельфии в 1835 году, совершил не менее 440 полетов. Поначалу воздушное искусство пленило его красотой и величием природных панорам, открывающихся с высоты; затем он развлекался тем, что сбрасывал предметы из корзины и слушал, как они свистят в пространстве; и, наконец, он заигрывал с самим воздушным шаром, различными способами наблюдая за результатом. Однажды горловина была пережата, и клапан нельзя было привести в действие, так что, когда водород расширялся при увеличении высоты, он перерастянул оболочку и начал разрыв в боковой части баллона. Воздушный шар быстро снизился, но приземлился без опасного удара.
Тогда дерзкий аэронавт решил совершить подъем и намеренно взорвать воздушный шар, ограничив газ в нем и выбросив балласт. Но сначала он опробовал эксперимент на собаке, подняв ее на 4000 футов, сбросив в маленьком сдувшемся воздушном шаре и наблюдая, как она медленно опускается на землю. Затем, поднявшись на высоту 13 000 футов, он стоял в раздумьях, стоит ли последовать примеру собаки. Воздушный шар быстро решил вопрос, взорвавшись сверху. Водород вырвался с бурным звуком, и огромное судно стремительно погрузилось вниз со стонущим шумом ветра в такелаже. Через несколько секунд оболочка опустела и опала на вершину сетки, образовав эффективный парашют. После захватывающего падения более чем на две мили мистер Уайз приземлился на ферме с сильным стуком, который перевернул корзину и выбросил его плашмя на землю. Это был отличный спорт; он сразу решил объявить о его повторении и таким образом постепенно пришел к изобретению разрывной панели.
Мистер Уайз твердо верил, что на высоте двух миль преобладает устойчивый ветер с запада на восток. Он хотел использовать это для дальних путешествий и даже подумывал о пересечении Атлантики; ибо он доверял своему лаку, который мог удерживать водород две недели, если потребуется. Соответственно, в 1873 году газета «New York Daily Graphic» оплатила стоимость воздушного шара, чтобы перенести его и двух других в этом опасном путешествии. Оболочка имела объем 400 000 кубических футов, но была слишком хрупкой в конструкции, чтобы получить одобрение мистера Уайза, и фактически лопнула во время наполнения, когда была заполнена чуть более чем на три четверти. К счастью, возможно, для мистера Уайза, у него никогда не было возможности попытаться совершить трансатлантический перелет; но однажды он насладился памятным круизом в великом западном ветре, который так пришелся ему по душе. Поднявшись из Сент-Луиса 23 июня 1859 года, он плыл на северо-восток в течение двадцати часов и приземлился в Хендерсоне, штат Нью-Йорк, преодолев расстояние в 809 миль по прямой. Но при попытке совершить еще один дальний полет с двумя спутниками в сентябре 1879 года он пролетал над озером Мичиган, где все они утонули.
В последние годы длительный полет мистера Уайза был превышен несколько раз. В 1897 году господин Годар проплыл из Лейпцига в Вильну, расстояние в 1032 мили за 24,5 часа; но это не был официальный полет, и путь не был прямым, как полет вороны. В октябре 1900 года господин Бальсан совершил путешествие из Венсенна, Франция, в Радом, Россия, расстояние в 843 мили за 27 часов 25 минут, а Де ла Во, стартовав из той же точки, приземлился в Коростишеве, Россия, преодолев 1193 мили за 35,75 часа. Последний является самым длинным полетом на воздушном шаре, зафиксированным на данный момент. Вторым после этого рекорда стал полет А. Р. Хоули на своем сферическом воздушном шаре «America» при содействии Огастеса Поста в международной гонке воздушных шаров на кубок Гордона Беннетта 1910 года. Вылетев из Сент-Луиса 17 октября, они пролетели 1172,9 мили от места старта и приземлились в большом лесу у реки Перибонка, Северное озеро Чилогома, Канада, где они были потеряны в течение нескольких дней.
Fig. 12.—Diagram of a Modern Spherical Balloon with Ripping Panel.
Столь же насыщенным событиями был океанский перелет Уолтера Уэллмана, который 15 октября 1910 года отправился из Атлантик-Сити в Европу на моторном воздушном шаре с буксировочным тросом, или эквилибратором, совершил путешествие с попутным ветром до точки в 140 милях к северо-востоку от острова Нантакет, затем был отнесен встречным ветром к Бермудским островам и, наконец, спасен проходящим пароходом после 69 часов в воздухе и пути около тысячи миль. Полный отчет об этом странном путешествии приведен в «New York Times» от 19 октября 1910 года и в «Scientific American» от более поздней даты.
Недавние достижения в воздухоплавании, хотя и не меняющие радикально сам воздушный шар, вносят большой вклад в его полезность и удобство. Произошли улучшения в средствах наполнения и спуска, в устройствах для проведения топографических и метеорологических наблюдений, а также для передачи и приема сигналов. Водород, поставляемый в стальных баллонах, теперь доступен для легкого и быстрого наполнения, а процесс его получения в больших масштабах делает его практически таким же дешевым, как светильный газ. Разрывная панель, изобретенная в 1844 году выдающимся американским пионером аэронавтики Джоном Уайзом, является простым и отличным практическим устройством. Это длинная заплата, идущая продольно выше экватора воздушного шара, слабо пришитая к оболочке и имеющая шнур, называемый «разрывным шнуром», который тянется вниз к корзине вдоль внешней или внутренней стороны баллона, так что пилот при приземлении может быстро выпустить газ, разорвав оболочку воздушного шара, тем самым быстро сплющив его на поверхности земли, чтобы избежать волочения и ударов, если дует ветер. Во время подъема подъем или спуск судна можно мгновенно заметить на циферблате статоскопа, температуру, давление и влажность атмосферы можно прочитать на записывающих приборах, сообщения можно отправлять по телеграфу и телефону либо по проводам, либо через пространство, а небо или ландшафт можно сфотографировать, если достаточно света. Сам баллон был улучшен путем изготовления его из специальных тканей, состоящих из нескольких слоев шелка или хлопка с тонкими слоями резины, вулканизированными между ними, чтобы сделать ткань непроницаемой; также баллону, если он не предназначен для рассечения ветра, обычно придается сферическая форма, которая является фигурой наибольшего объема для данной поверхности, фигура, первоначально использованная изобретателем газового воздушного шара; но когда он предназначен для привязи на ветру, ему придается удлиненная форма и хвост, чтобы он мог держаться на ветру, как воздушный змей. Этот тип воздушного шара, хотя впервые предложенный Дугласом Арчибальдом около 1845 года, был впервые превращен в практическое изобретение капитаном фон Зигсфельдом и майором фон Парсевалем. В некотором смысле это привязной моторный воздушный шар, точно так же, как воздушный змей — это привязной аэроплан.
ГЛАВА III
EARLY HISTORY OF POWER BALLOONS
Сразу после первого запуска человеческих пассажиров на примитивном аэростате было разработано множество схем управления курсом воздушного шара. По-видимому, простое плавание доставляло меньше удовлетворения ранним пионерам аэронавтики, чем свободным воздухоплавателям нынешнего времени. Многие стремились применить движущий механизм к своим газовым баллонам, рассчитывая таким образом достичь практического передвижения по воздуху еще за поколение до появления практического парового судоходства. У них были великолепные мечты, действительно, но не менее тщетные. Мало кто подозревал об огромной мощности, необходимой для движения быстрых воздушных шаров самой лучшей формы и размера; еще меньше осознавали невозможность движения сферических баллонов с практической скоростью.
С другой стороны, следует сказать в пользу той эпохи исследователей, что некоторые известные ученые, вычислив мощность, необходимую для движения воздушного шара на высокой скорости, быстро признали неадекватность для этой задачи любых моторов, доступных в то время. В сочетании с благоприятными воздушными течениями можно было бы чего-то добиться; это они полностью осознавали; ибо они знали, что ветер часто имеет разные направления на разных уровнях. Поэтому они полагали, что, заставляя судно подниматься или опускаться до подходящего слоя с помощью различных известных тогда устройств, можно заставить его двигаться в любом направлении по воле пилота. Точно так же они полагали, что подъем и спуск воздушного шара из-за изменения плавучести можно использовать для его движения, если паруса, прикрепленные к судну, установлены наклонно к движению, чтобы получать достаточный напор; или если воздушный шар сделан плоским или удлиненным, чтобы планировать горизонтально, как воздушный змей или парашют.
Было предложено или опробовано несколько устройств для изменения высоты воздушного шара. Если судно было монгольфьером, простое увеличение или уменьшение огня быстро заставляло его подниматься или опускаться. Если использовался газовый баллон, его можно было отправить вверх или вниз, сбросив балласт или открыв клапан; или, опять же, как предложил Пилатр де Розье, имея монгольфьер под газовым воздушным шаром и поднимая или опуская все судно путем изменения интенсивности пламени. Наконец, воздушный шар внутри газового был предложен братьями Робер, а газовый шар внутри воздушного — генералом Менье; в любой из этих комбинаций изменение уровня могло быть осуществлено путем накачивания воздуха в воздушный баллон или выпускания его из него. Все эти устройства могут быть реализованы и практически эксплуатироваться компетентным изготовителем воздушных шаров и пилотом; и все же они не позволили человеку реализовать свою мечту о навигации в воздухе во всех направлениях без движущей силы.
Первые попытки движения воздушных шаров не могли быть серьезно восприняты квалифицированными инженерами даже в начале воздухоплавания; но все же, как детские шаги в новом искусстве, они могут заслужить мимолетного внимания.
Бланшар 2 марта 1784 года предпринял первую реальную попытку управлять воздушным шаром, используя для этой цели сферический газовый баллон и корзину, снабженную воздушными веслами и рулем. Однако, когда он собирался подняться с Марсова поля, молодой офицер с обнаженной шпагой настоял на том, чтобы сопровождать пилота, тем самым вынудив Бланшара оставить свои крылья на земле, чтобы обеспечить достаточную плавучесть для себя и своего навязчивого гостя. Его первая попытка, таким образом, была сорвана; но последующие, сделанные с этим неадекватным приспособлением, также оказались тщетными при самых лучших обстоятельствах; ибо схема была явно ребяческой, хотя ее пробовали различные взрослые люди, помимо господина Бланшара.
Fig. 13.—Blanchard’s Dirigible Balloon, 1784.
Не менее простым и причудливым устройством для движения было устройство двух физиков, аббата Миолана и Жанине. Воздушный шар был монгольфьером с большим отверстием с одной стороны, через которое горячий воздух должен был выходить с такой сильной реакцией, чтобы двигать баллон вперед, по принципу разбрызгивателя для газонов или реактивной тележки Ньютона. Однако проектанты не смогли совершить подъем, и толпа, придя в ярость, уничтожила воздушный шар.
Более разумный план практической навигации был разработан и опробован братьями Робер. Воздушный шар дынеобразной формы, пятьдесят два фута в длину и тридцать два фута в диаметре, был сделан из шелка и наполнен чистым водородом. Под ним была подвешена удлиненная корзина из легкого дерева, обтянутая небесно-голубым шелком. Это элегантное судно должно было грести по небесам с помощью шести шелковых весел, приводимых в действие крепкими матросами. Шелковый руль должен был направлять его по желанию, когда ветры спали или мягко играли в безмятежном небе. Это был поистине сказочный баркас, парящий замок, прекрасный для созерцания.
После предварительного испытания в сопровождении своего покровителя, герцога де Шартра, они были готовы к существенному путешествию. 19 сентября 1784 года судно было наполнено и доставлено в сад Тюильри, перед дворцом, где его канаты удерживали маршал Ришелье и трое других дворян. В одиннадцать сорок пять двое Роберов и их зять поднялись и уплыли за горизонт в семичасовой круиз. Перед тем как спуститься на землю, они энергично работали веслами и описали кривую радиусом в один километр, тем самым отклонившись на 22° от слабого ветра, преобладавшего в то время. При более легком ветре они могли отклониться еще больше. Поэтому они сочли эксперимент полным успехом. Они построили первый удлиненный воздушный шар и «решили проблему воздухоплавания». В очень счастливом настроении они приземлились в сумерках среди восхищенных жителей Артуа, где были любезно встречены и гостеприимно приняты принцем де Гистель-Ришбургом.
Fig. 14.—Robert Brothers’ Dirigible, 1784.
Братья Робер первыми применили на практике воздушный баллон внутри газового. Он удерживался внутри воздушного шара веревками и соединялся с внешней атмосферой трубкой, идея заключалась в регулировании внутреннего давления воздушного шара путем введения воздуха в меньший баллон или извлечения его из него. Но во время подъема со своим покровителем, герцогом де Шартром, они попали в сильный вихрь, который оторвал весла и руль, одновременно так сильно раскачав воздушный шар, что внутренний воздушный баллон порвал свои поддерживающие веревки и упал на дно газового баллона, тем самым перекрыв соединение с внешней атмосферой. Судно стремительно поднялось, и газ расширился опасно близко к давлению разрыва. На высоте 16 000 футов герцог де Шартр, осознав неминуемую опасность взрыва оболочки, выхватил шпагу и прорезал десятифутовую щель в ее нижней части. Часть газа немедленно вырвалась наружу, и воздушный шар быстро опустился, но после сброса балласта благополучно приземлился без дальнейших происшествий. Герцог поступил достаточно мудро, но впоследствии его высмеивали за кажущееся отсутствие мужества. Если бы он обладал большей храбростью и меньшей осторожностью, он мог бы позволить воздушному шару лопнуть и спуститься как парашют, тем самым предвосхитив эффектное выступление Джона Уайза в 1838 году.
Одновременно другие изобретатели разрабатывали проекты не меньшей важности для окончательного совершенствования дирижабля. В письме, написанном Бенджамину Франклину 24 мая 1784 года, Фрэнсис Хопкинсон из Филадельфии предложил построить воздушный шар веретенообразной формы и двигать его с помощью колесообразного пропеллера на корме, состоящего из лопастей, установленных под углом к линии движения, как обычный дымовой вентилятор. Это предложенное судно, предвестник современного моторного воздушного шара с винтовым приводом, намного опередило лодку с винтовым приводом и подводную торпеду, на которые оно больше всего похоже.
В то время как Бланшар и другие аэронавты гребли на своих шарообразных баллонах в поисках попутных ветров, тщетно надеясь таким образом направить свой курс в воздухе, генерал Менье из французской армии и член Академии наук провел систематическое исследование требований к практической навигации в воздухе. После некоторых исследований форм, подходящих для аэронавтических корпусов, он спроектировал моторный воздушный шар, имеющий заостренную корзину, подвешенную к баллону гусино-яйцевидной формы, последний воплощал его идею наилучшей формы для воздушного шара, который должен быстро рассекать воздух и сопротивляться деформации. Движение должно было осуществляться с помощью трех соосных винтовых пропеллеров, поддерживаемых на такелаже между корзиной и баллоном и приводимых в действие восемьюдесятью людьми из-за отсутствия легкого искусственного мотора. Он таким образом надеялся получить умеренную скорость, которая в сочетании с умело выбранными воздушными течениями позволила бы судну достичь пункта назначения в обычную погоду.
Fig. 15.—Gen. Meusnier’s Proposed Dirigible, 1784.
Генерал Менье ввел важные особенности в конструкцию дирижаблей для сохранения их формы и равновесия. Он настаивал на том, чтобы баллон и корзина были соединены настолько жестко, чтобы один не мог отклониться от выравнивания и относительного положения с другим. Он также подчеркивал необходимость защиты судна от деформации во время полета, чтобы уменьшить его сопротивление. С этой целью он предложил снабдить корпус двойной оболочкой: внутренней — тонкой и легкой, но непроницаемой для водорода; внешней — прочной и герметичной; пространство между двумя оболочками должно было накачиваться воздухом под давлением, достаточным для сохранения формы баллона при быстром пробивании пути против встречного ветра. Это было важное изобретение, которое в последующие годы было принято во многих самых мощных моторных воздушных шарах — для всех, действительно, кроме тех, что жесткого типа. Он также предложил использовать стабилизирующие плоскости для контроля равновесия судна, тем самым предвосхитив братьев Лебоди более чем на столетие. Подобно братьям Робер, он предложил поднимать или опускать судно в поисках подходящих течений путем изменения количества воздуха в пространстве между внутренней и внешней оболочками с помощью ручных мехов.