Братья Монгольфье

Братья Монгольфье — французские изобретатели, пионеры воздухоплавания, создатели первого в мире теплового аэростата (монгольфьера), совершившего публичный полёт с людьми на борту 21 ноября 1783 года. Старший брат, Жозеф-Мишель Монгольфье (1740—1810), и младший, Жак-Этьенн Монгольфье (1745—1799), происходили из семьи потомственных бумажных фабрикантов в городе Анноне (департамент Ардеш, юго-восток Франции). Их изобретение положило начало эре практического воздухоплавания и стало одним из символов научно-технического прогресса эпохи Просвещения.

История

Предпосылки и ранние опыты

Интерес к возможности полёта человека в воздухе существовал с древности, однако до XVIII века серьёзных практических попыток подъёма в атмосферу с использованием летательных аппаратов легче воздуха не предпринималось. В 1766 году английский химик Генри Кавендиш открыл водород — газ, значительно менее плотный, чем воздух. Идея наполнить оболочку лёгким газом для создания подъёмной силы стала активно обсуждаться в научных кругах.

Жозеф-Мишель Монгольфье, обладавший склонностью к экспериментам и чтению научной литературы, в 1782 году заинтересовался свойствами нагретого воздуха. Наблюдая за дымом, поднимающимся от камина, он пришёл к выводу, что облако горячего воздуха может удерживать лёгкую оболочку. Первый небольшой эксперимент был проведён в ноябре 1782 года в Авиньоне: Жозеф сжёг бумагу под шёлковым мешком, который поднялся к потолку. Успех вдохновил братьев на более масштабные опыты.

Первые публичные демонстрации

4 июня 1783 года в Анноне братья Монгольфье провели первую публичную демонстрацию своего изобретения. Оболочка объёмом около 900 м³, сшитая из мешковины и проклеенная бумагой, была наполнена горячим воздухом, полученным от сжигания соломы и шерсти. Аппарат поднялся на высоту около 500 метров, продержался в воздухе около 10 минут и приземлился в двух километрах от места старта. Известие об этом событии быстро распространилось по Франции.

В сентябре 1783 года по приглашению Французской академии наук братья повторили опыт в Версале в присутствии короля Людовика XVI и королевы Марии-Антуанетты. На этот раз в корзину аэростата были помещены первые живые пассажиры — овца, петух и утка. Полёт продолжался около 8 минут, аэростат поднялся на высоту порядка 500 метров и благополучно приземлился. Все животные остались живы, что подтвердило безопасность полёта для живых организмов.

Первый полёт человека

21 ноября 1783 года в окрестностях Парижа (замок Ла-Мюэтт) состоялся первый в истории полёт человека на аэростате. Пилотами стали физик Жан-Франсуа Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд. Аэростат, созданный братьями Монгольфье, имел объём около 1600 м³, высоту 22 метра и диаметр 15 метров. Оболочка была изготовлена из хлопчатобумажной ткани, пропитанной для герметичности лаком, и украшена орнаментом. Корзина была сплетена из ивовых прутьев.

Полёт длился около 25 минут. Аэростат поднялся на высоту примерно 900 метров, пролетел расстояние около 9 километров и приземлился за городской чертой Парижа. Во время полёта пилоты поддерживали огонь в жаровне, подбрасывая солому, чтобы поддерживать температуру воздуха внутри оболочки. Это событие стало сенсацией и было зафиксировано в многочисленных хрониках.

Устройство и принцип действия

Конструкция монгольфьера

Аэростат братьев Монгольфье (впоследствии названный монгольфьером) представлял собой оболочку из лёгкой, но прочной ткани, пропитанной для герметичности. В нижней части оболочки имелось отверстие, под которым располагалась жаровня или очаг. В корзине, прикреплённой к оболочке верёвками, находились пилоты и запас топлива.

Принцип подъёма

Подъёмная сила создавалась за счёт разницы плотностей горячего воздуха внутри оболочки и холодного воздуха снаружи. При нагревании воздух расширяется, его плотность уменьшается, и он становится легче окружающей атмосферы. По закону Архимеда, на тело, погружённое в газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненного газа. Если вес горячего воздуха и оболочки с корзиной меньше веса вытесненного холодного воздуха, аэростат поднимается.

Топливо

В первых полётах использовалось топливо из смеси соломы и шерсти. Братья Монгольфье считали, что именно запах горящей шерсти (содержащей аммиак) придаёт воздуху особую «лёгкость», хотя на самом деле решающим фактором была температура. Позднее для поддержания полёта стали использовать древесный уголь и другие виды топлива, дающие более стабильное и длительное горение.

Классификация и развитие

Монгольфьеры

Аппараты, использующие для создания подъёмной силы нагретый воздух, получили название монгольфьеров. Они являются одним из двух основных типов аэростатов (наряду с шарльерами — аэростатами, наполненными лёгким газом, изобретёнными Жаком Шарлем). Монгольфьеры обладают рядом преимуществ: они проще в изготовлении, не требуют дорогостоящего гелия или водорода, а также более безопасны в эксплуатации (нет риска взрыва, как у водородных аэростатов). Недостатком является необходимость постоянного подогрева воздуха, что ограничивает продолжительность полёта и требует наличия запаса топлива.

Современные тепловые аэростаты

Современные монгольфьеры, используемые для спортивных и развлекательных полётов, оснащаются газовыми горелками, работающими на пропане или бутане. Оболочки изготавливаются из синтетических тканей (например, нейлона), устойчивых к высоким температурам. Современные аэростаты способны подниматься на высоту до нескольких километров и совершать полёты продолжительностью до нескольких часов.

Применение и значение

Научное значение

Изобретение братьев Монгольфье имело огромное научное значение. Оно позволило впервые поднять человека в воздух и изучать атмосферу с высоты. В последующие годы аэростаты использовались для метеорологических наблюдений, аэродинамических исследований, а также для военной разведки (например, во время Французских революционных войн).

Культурное влияние

Полёт братьев Монгольфье стал одним из самых ярких событий эпохи Просвещения. Он вдохновил художников, писателей и композиторов. В честь изобретателей были названы улицы, площади и учебные заведения во Франции и других странах. В городе Анноне установлен памятник братьям Монгольфье.

Современное использование

Тепловые аэростаты (монгольфьеры) в настоящее время используются в основном для спортивных соревнований, туристических полётов и рекламных акций. Ежегодно проводятся чемпионаты мира и Европы по воздухоплавательному спорту. Фестивали воздушных шаров, такие как Международный фестиваль воздушных шаров в Альбукерке (США), собирают сотни участников и тысячи зрителей.

Интересные факты

• Братья Монгольфье не были профессиональными учёными. Они унаследовали семейную бумажную фабрику и занимались изобретательством как любители.
• Первый полёт человека на аэростате состоялся на 10 дней раньше, чем полёт на водородном аэростате (шарльере) Жака Шарля, который поднялся в воздух 1 декабря 1783 года.
• Во время первого полёта с людьми на борту король Людовик XVI первоначально планировал отправить в полёт двух осуждённых преступников, но Пилатр де Розье и д’Арланд убедили его разрешить им самим стать пилотами.
• В 1784 году Жозеф-Мишель Монгольфье разработал проект парашюта для спасения с аэростата, который был успешно испытан на животных.
• В 2010 году в Анноне был открыт музей «Cité des Sciences et de l’Industrie», посвящённый истории воздухоплавания и изобретениям братьев Монгольфье.

Источники

• Gillispie, C. C. (1983). The Montgolfier Brothers and the Invention of Aviation, 1783-1784. Princeton University Press.
• Rolt, L. T. C. (1966). The Aeronauts: A History of Ballooning, 1783-1903. Longmans.
• Encyclopædia Britannica (15th edition). Статья «Montgolfier brothers».
• Большая российская энциклопедия (2004). Статья «Монгольфье».
• Histoire de l’aéronautique (2000). Sous la direction de G. de Syon. Éditions du Seuil.