Technik kurz erklärt Die Entwicklung des Heißluftballons

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In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir Meisterwerke der Konstruktion und besondere Entwicklungen vor. Heute: der Heißluftballon.

Die Geschichte des Heißluftballons reicht bis ins 16. Jahrhundert zurück. Leonardo da Vinci experimentierte bereits 1513 mit dem Heißluftauftrieb, indem er heißluftgefüllte Heiligenfiguren aus Leinwand oder Papier zur Amtseinführung von Papst Leo X. aufsteigen ließ. Auch der Jesuitenpater Bartolomeu de Gusmão hatte zuvor schon einige Ballonmodelle am portugiesischen Hof vorgeführt. In China gab es wohl sogar noch früher unbemannte Heißluftballons, die sogenannten Kong-Ming-Laternen.

Fliegt wie ein Unterrock über dem Ofen

Doch der entscheidende Durchbruch in der Entwicklung des Heißluftballons als praktisch nutzbares Luftfahrzeug kam im 18. Jahrhundert durch die Gebrüder Montgolfier, weshalb sie auch als die eigentlichen Erfinder des Heißluftballons gelten.

Dahinter steckte damals eine alltägliche, aber aufmerksame Beobachtung: Der Papierfabrikant Joseph-Michel Montgolfier bemerkte, wie sich ein Unterrock, der zum Trocknen über einem Ofen hing, durch den Zustrom heißer Luft aufbauschte und nach oben bewegte. Diese Beobachtung, kombiniert mit seiner Faszination für Naturwissenschaften, führte ihn zu der Idee, dass erhitzte Luft Dinge steigen lassen kann.

Funkenflug und warme Luftströme von einem Kaminfeuer regten Montgolfier schließlich zu ersten Experimenten mit erhitzter Luft an. Seine Versuche zeigten, dass eine mit heißer Luft gefüllte Hülle aus Papier und Leinwand aufsteigen konnte – der entscheidende Schritt zur Erfindung des Heißluftballons, die 1783 öffentlich demonstriert wurde.

Zunächst mit tierischen Passagieren in der Luft

Und zwar ließen die Brüder Jacques und Joseph Montgolfier auf dem Marktplatz im französischen Annonay bei Lyon den ersten unbemannten Heißluftballon aufsteigen. Er stieg etwa 1.000 Meter hoch und flog in zehn Minuten ungefähr 2,5 Kilometer weit.

Nur kurze Zeit später, am 19. September 1783, fand in Versailles die zweite Ballonfahrt statt – diesmal mit tierischen Passagieren. Da man noch nicht genug über die Bedingungen in der Höhe wusste, wurden zunächst Tiere als Testpassagiere eingesetzt: Ein Hahn, eine Ente und ein Hammel waren die ersten Lebewesen, die mit einem Heißluftballon in die Luft stiegen.

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Wie der erste Heißluftballon gebaut wurde

Die Hülle der ersten erfolgreichen Ballons bestand aus Leinwand, die mit Papier abgedichtet wurde, um sie möglichst leicht und gleichzeitig luftdicht zu machen. Um den Ballon mit heißer Luft zu füllen und damit Auftrieb zu erzeugen, entzündeten die Erfinder unter der Öffnung des Ballons Brennmaterial – vor allem Stroh und Wolle, da diese stark qualmten. Wie es heißt, glaubten die Montgolfiers fälschlicherweise zunächst, der Rauch sei ausschlaggebend für den Auftrieb. Der Rand der Ballonöffnung wurde mit Alaun, einer Kupfer-Aluminium-Verbindung, bestrichen, vermutlich um das Material feuerfester zu machen.

Wie der Heißluftballon funktioniert

• In der Ballonhülle wird mit einem Brenner Luft auf hohe Temperaturen erwärmt.

• Die erwärmte Luft dehnt sich aus, wird dadurch leichter und hat eine geringere Dichte als die kühlere Außenluft.

• Da die Ballonhülle unten offen ist, kann die heiße Luft nicht vollständig eingeschlossen werden, sondern entweicht teilweise, während kalte Luft von unten nachströmt.

• Die Auftriebskraft, die nach dem archimedischen Prinzip wirkt, entspricht dem Gewicht der von der Ballonhülle verdrängten Luft.

• Steigen kann der Ballon, wenn sein Gesamtgewicht, also Ballonhülle, Korb, Passagiere und Luft im Ballon, entsprechend geringer ist als das Gewicht der verdrängten Umgebungsluft.

• Um zu steigen, wird der Brenner gezündet und mehr heiße Luft eingebracht. Zum Sinken lässt man die Luft abkühlen oder öffnet an der Ballonspitze gezielt eine Klappe, um heiße Luft entweichen zu lassen – so gelangt kühlere, schwerere Luft hinein, und der Ballon verliert an Auftrieb.

Bis heute hat der Heißluftballon nicht an Faszination verloren: Im Jahr 2024 gab es 1.075 zugelassene Ballone in Deutschland.

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Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal konstruktionspraxis erschienen.

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