Sciences et Techniques BALLONS ET DIRIGEABLES

« Ballons et dirigeables Blaise Pascal (1623-1662), qui poursuivait lestra­ vaux de Torricelli (1608-164 7) sur les forces de pres­ sion, donna une explication plus précise de ce phé­ nomène: sous l'effet de la pesanteur , la pression (donnée par un baromètre) décroît nécessairement avec l'altitude.

Ainsi, alors qu'elle est d'environ 10 13 millibars au sol, elle est approximativement deux fois moindre à 50 00 mètres d'altitude.

Dans le cas d'un aérostat, l'action des forces de pression est donc plus forte sur le bas du ballon que sur le haut, provoquant cette fameuse force ascension­ nelle capable de le faire s'élever s'il est rempli d'un gaz plus léger que l'air, tel l'hydrogène.

Cependant, l'utilisation de ce gaz présente un inconvénient majeur: les molécules d'hydrogène, en raison de leur faible taille, se diffusent à travers la paroi du ballon.

Si l'on savait créer de l'hydro­ gène depuis le xvi' siècle, grâce aux observations du Suisse Paracelse (v.

1493-1541), son rempla­ cement nécessitait de trop lourds moyens: on ne pouvait l'obtenir que par l'électrolyse de l'eau ou par l'action d'un acide sur un métal.

Afin de voler dans de bonnes conditions, il fallait donc trouver comment éviter la fuite de l'hydrogène.

En 1783, les frères Joseph et Étienne Montgolfier (1740-1810 et 1745-1799), industriels et inventeurs français engagés dans la course aux ballons, optaient pour l'utilisation de l'air chaud.

Jacques Charles (1746-1823), un physicien français pour­ suivant les travaux de Robert Boyle et de Edme Mariotte sur les gaz, avait montré que l'air se dilate lorsque sa température augmente; l'air chauffé monte donc dans l'atmosphère (c'est là l'origine des courants atmosphériques ascendants).

Les ten­ tatives des frères Montgolfier pour faire s'élever un aérostat en brûlant du charbon à l'entrée de sa par­ tie inférieure, en le remplissant d'air chaud, furent donc couronnées de succès.

Le premier vol libre eut lieu dès le 21 novembre 1783: une montgolfière transporta en vingt-cinq minutes les aéronautes fran­ çais François Pilâtre de Rozier et François d'Arlandes sur une distance de 8 kilomètres, à !52 mètres au-dessus de Paris.

Jacques Charles, quant à lui, choisissait d'utiliser de l'hydrogène et essayait d'en pallier la fuite au tra­ vers du tissu.

En décembre 1783, il menait ses recherches à bien et pulvérisait le record des frères Montgolfier: il relia en moins de deux heures Paris à Nesle, soit 43 kilomètres, dans un ballon de soie enduite de caoutchouc qui évitait la fuite des molé­ cules d'hydrogène.

Les dirigeables Le premier essai d'un dirigeable fut réalisé par un ingénieur français, Henry Giffard (1825-1882).

Le 24 septembre 1852, son engin -d'un volume de 2 500 mètres cubes- dirigé par un moteur à vapeur posé dans la nacelle, volait sur 27 kilomètres, à 9 kilo­ mètres à l'heure.

Cette tentative préparait une amé­ lioration essentielle, mise en œuvre quarante-trois ans plus tard par l'Allemand Schwartz, qui conçut le dirigeable à structure rigide.

Cette dernière inno­ vation assura le succès des zeppelins.

Premiers dirigeables à châssis en aluminium, les zeppelins possédaient une carcasse renforcée par une charpente munie d'anneaux; l'intérieur de cette armature était constitué de plusieurs compartiments, dont certains contenaient de l'hydrogène.

Entre 1929 et 1939, les zeppelins connurent une extraor­ dinaire exploitation commerciale: le Graf Zeppe­ lin, un monstre de 236 mètres de long, capable d'atteindre une vitesse de 109 kilomètres à l'heure grâce à une propulsion à hélice, transportait ses pas- sagers outre-Atlantique en deux jours, en volant à 300 mètres d'altitude.

Mais leur grande taille les ren­ dait sensibles à l'influence du vent, donc instables à l'atterrissage.

À ce danger s'ajoutait celui directe­ ment issu de l'utilisation de l'hydrogène, dont la réaction chimique avec l'oxygène de l'air peut pro­ voquer une combustion parfois violente, c'est-à-dire explosive.

Ce fut le cas pour le dirigeable Hinden- Un dirigeable .....

dispose d'une cabine de pilotage, où des instruments pennettent de contrôler gouvernail et moteur.

' Les caprices du vent et l'emploi de l'hydrogène représentaient un danger constant pour les dirigeables.

Ainsi, en 1937, le Hindenburg s'enflamma lors d'une tentative d'atterrissage.

burg: en 1937, alors qu'il arrivait à Lak ehurst dans le New Jersey, aux États-Unis, il s'enflamma.

Cet acci­ dent fit trente-cinq victimes, et signa la fin de l'exploi­ tation de ce type d'aérostats.

fuur réduire les risques, il aurait fallu utiliser de l'hélium, gaz obtenu par dis­ tillation de l'air, parfaitement inerte, mais trop cher.

Les ballons aujourd'hui Aujourd'hui, malgré quelques projets de transports commerciaux, l'emploi de ballons est restreint au sport ou au tourisme .

Le gaz utilisé est de l'air chaud, obtenu directement grâce à un brûleur posé dans la nacelle.

Une fois la hauteur d'équilibre atteinte (le poids de l'air déplacé est alors égal à celui du bal­ lon) l'aéronaute doit jeter du lest pour continuer à s'élever.

À l'inverse, il ouvre une soupape qui laisse du gaz s'échapper afin de descendre.

On recourt parfois à l'hélium, principalement apprécié pour sa faible densité.

Cette utilisation reste cependant limi­ tée aux ballons-sondes, ballons captifs et ballons­ pilotes.

Ouverts ou fermés, ces ballons sont cou­ ramment employés pour la recherche scientifique ou la météorologie.

Les ballons ouverts peuvent monter jusqu'à 40 kilomètres d'altitude dans la couche supérieure de l'atmosphère, où ils trans­ portent tous les instruments nécessaires à la col­ lecte des informations (pression, température, vent, composition de l'air, etc.).

' Au stade initial du gonflage d'une montgolfière de tourisme, l'enveloppe est déployée sur le sol et alimentée en air chaud par le brûleur.. »