Ballon

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Ein Ballon (griechisch aov ballon, deutsch ,das Geworfene'; von a ballo ,werfen') ist im heutigen Sprachgebrauch eine (zumindest im gefüllten Zustand) selbsttragende, gasdichte Hülle mit einer bauchigen, runden Form, die mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt ist oder werden kann.
Die Aussprache im Hochdeutschen ist bzw. und variiert im südlichen deutschen Sprachraum: süddt., österr. und schweiz.: .
Manche ballonförmige Gegenstände tragen den Begriff in ihrer Bezeichnung; verbreitet und bekannt sind:
== Arten und Verwendungen
Freiballons sind im Gegensatz zu Fesselballons nicht mit dem Erdboden verbunden.
Sie werden vom Wind durch die Luft getrieben.
=== Große Ballons (Volumen 2200 bis 12000 Kubikmeter)
Eine weitere Anwendung ist der Ballonsatellit; er wird wie jeder Satellit mit einer Rakete in den Erdorbit geschossen und ist mit winzigen Mengen Gas gefüllt, um sich im Weltall zu einem großen Volumen aufzublähen.
== Heißluft- und Gasballon
Als Füllgas wird im Allgemeinen Luft (Heißluftballon, Luftballon) oder ein Traggas wie Helium oder Wasserstoff (Gasballon), eventuell auch Wasserdampf (Heißdampfballon) verwendet.
Der Ballon kann in gefülltem Zustand verschlossen sein, wodurch das eingeschlossene Gas auch unter Druck stehen kann.
Die gängigen Bauformen bemannter Ballons haben eine Öffnung nach unten.
Dadurch kann das leichte Traggas nicht entweichen, aber Druckänderungen oder Verformungen der Hülle durch Erwärmung des Gases oder beim Ändern der Flughöhe werden vermieden.
Bis in das 20. Jahrhundert wurden Ballons und Luftschiffe auch als Aerostaten bezeichnet.
Im Sprachgebrauch werden bemannte Ballons nicht geflogen, sondern gefahren, siehe Ballonfahren#Fahren oder fliegen.
Die Besatzungsmitglieder von Ballons sind die Ballonfahrer und wurden zu Anfang auch "Luftschiffer" genannt.
=== Ballontaufe
Der Luftfahrzeugführer vollzieht meist für Ballonerstfahrer ein besonderes Ritual.
Die Teilnehmer stoßen auf die Fahrt an und schwören, nie mehr "Ballonfliegen" zu sagen und außerdem jedem Ballonfahrer, den sie treffen, zu helfen und auf Nachfrage seinen vollständigen Luftfahrernamen zu sagen.
Kann dieser nicht aufgesagt werden, kostet dies eine Runde für alle Ballonfahrer.
Anschließend wird eine Locke des Erstfahrers vom Piloten (für das Feuer das einen in die Luft brachte) angesengt und durch Champagner (für das Wasser (als Bestandteil der Luft) die einen getragen hat) gelöscht sowie Erde auf dem Kopf gestreut (auf der man gelandet ist) "getauft".
Als weitere Tradition gilt die Vergabe von Adelstiteln wie zum Beispiel: "Lieblich schwebendes Burgfräulein Christine über Neuschwanstein".
Diese Tradition ist auf die Zeit zurückzuführen, als es nur Adligen gestattet war, Ballon zu fahren.
Heutzutage ist das Ritual auch unter dem englischen Namen "Propane and Champagne" bekannt.
=== Funktionsweise
Der Ballon steigt auf, da das sich im inneren Teil befindliche Gas (sei es warme Luft oder ein gefangenes Gas) eine geringere Dichte als kalte Luft hat.
Genauer gesagt: Die Masse des gesamten Ballons inklusive Füllgas ist im Schwebezustand gleich wie die Masse der verdrängten Luft (siehe Archimedisches Prinzip).
Ist seine Masse geringer, so steigt er; ist sie größer, so sinkt er.
=== Ballongas
Manntragende Gasballons (wie auch Luftschiffe) werden im Ballonsport jedoch meist mit Wasserstoff gefüllt.
Hauptgrund ist, dass Helium um ein Vielfaches teurer wäre und das Traggas am Zielort in der Regel einfach ausgelassen werden muss, da ein Ballon mit typisch > 6 m Durchmesser über Straßen nicht transportabel ist; das Rekomprimieren von Gas in Stahlflaschen ist ein sehr aufwendiger Vorgang.
Weiters ist Helium mit Molekül- gleich Atommasse 4 doppelt so schwer (dicht) wie Wasserstoff mit H2-Molekülmasse 2, was durch die geringere Dichtedifferenz zu (feuchter) Luft zumindest 8 % weniger Auftrieb ergibt und zuletzt strömt Helium wegen seines kleineren Atoms viel leichter durch Membrane und Undichtheiten als das hantelförmige Wasserstoffmolekül.
Da Wasserstoff brennbar und sehr leicht entzündlich ist, und in Mischung mit Luft sogar detonieren kann, muss vor allem während des Füllvorgangs extrem vorsichtig vorgegangen werden.
Dabei gilt nicht nur selbstverständlich ein absolutes Rauchverbot, sondern es muss auch weniger offensichtlichen Gefahrenmomenten wie der elektrostatischen Aufladung durch geeignete Sicherheitsvorkehrungen (durch leitfähige Ballonhüllen) Rechnung getragen werden.
Reibungselektrizität kann zwischen Hülle und Boden, Mensch und Boden, durchströmtem Füllstutzen und Hülle entstehen.
Dazu kommen stille Entladungen atmosphärischer Elektrizität.
Ein Fesselballon, der mittels Winde am Boden verankert ist, kann einen Tannenzapfensammler immer wieder bis in Baumwipfelhöhe heben, und kann mit einer Füllung mehrere Tage verwendet werden, wenn das Wetter über Nacht ein Verzurren in Bodennähe erlaubt und in der Nähe weitergearbeitet werden kann.
Das Füllen mit Wasserstoff, Schließen und Starten von Wetterballons aus Latex erfolgt heute teilweise automatisiert, der Mensch überwacht den Vorgang aus sicherer Entfernung.
Die Ultra-Long-Duration Balloons (ULDB) der NASA starten seit 1991 für polnahe Flüge überwiegend von der Antarktis mit bis zu 54 Tage Dauer in große Höhen (30-40 km) mit überwiegend drucklosen, transparenten Folienballons, Sie blähen sich entsprechend der Druckabnahme erst in der größten Höhe ganz auf und werden mit Helium für Traglasten bis zu 2000 kg, also zumindest 2000 m^3 Helium gefüllt, entsprechend rund 220 Stahlflaschen mit 50 Liter und 200 bar Fülldruck.
==== Luftballon
Als Ballongas für Kinderballons, die Auftrieb besitzen sollen, ist aus Sicherheitsgründen - In Österreich seit etwa 2000 durch das Chemikaliengesetz - nur das unbrennbare Edelgas Helium zugelassen.
== Geschichte
=== Geschichte der Heißluftballons
Nach der geschichtlichen Überlieferung wurden Heißluftballons oder ein Vorläufer davon zum ersten Mal in China von Zhuge Liang (* 181; + 234) eingesetzt.
Auf seinen Feldzügen erfand er neben anderen Dingen einen kleinen Heißluftballon, der von einer Kerze getrieben wurde und als Signal diente.
Diese Erfindung wird bis heute in China Kong-Ming-Laterne genannt und als eine Art Feuerwerk genutzt.
Sie diente zwar vermutlich nie zum Transport von Menschen oder Gütern, ist aber aufgrund ihres Funktionsprinzips der Vorläufer des modernen Heißluftballons und unterscheidet sich von ihm im Wesentlichen nur durch ihre geringere Größe und Verwendung eines Rahmens wie beim Luftschiff.
In Europa beginnt die Geschichte mit den Papierfabrikanten Joseph Michel Montgolfier und seinem Bruder Jacques Etienne Montgolfier.
Sie versuchten zunächst, die von ihnen entwickelten Prototypen mit Wasserdampf zu betreiben; stiegen jedoch auf Heißluft um, als sich herausstellte, dass diese Methode effektiver war.
Gemäß einer Anekdote sollen sie eines Tages eine Frau beobachtet haben, die unter der Wäscheleine ein Feuer angezündet hatte, damit die Wäsche schneller trocknet.
Dabei soll ihnen aufgefallen sein, dass sich die großen Betttücher nach oben wölbten, obwohl kein Wind ging.
Nach vielen Experimenten fanden sie heraus, dass das Feuer die Luft erwärmt hatte, die dann nach oben gestiegen war und somit die Betttücher aufgebläht hatte.
Am 7., 9. oder 14. Juni 1783 (die Quellenangaben unterscheiden sich hier) ließen sie in Annonay den ersten größeren Ballon vor Publikum steigen.
Der Ballon war aus Leinwand und mit Papier abgedichtet.
Der Flug soll Berichten nach rund 10 Minuten gedauert haben, wobei der Ballon auf eine Höhe von 1,5 km aufgestiegen sein soll.
Da sie keine Naturwissenschaftler waren, gingen sie davon aus, dass es der Rauch sei, der den Ballon zum Steigen bringt.
Daher bevorzugten sie stark qualmende Feuer mit Stroh und Schafswolle um die Luft zu erhitzen.
Als König Ludwig XVI. davon erfuhr, forderte er die Brüder auf, ihm diesen Ballon zu demonstrieren.
Gleichzeitig erging von ihm der Befehl an die Akademie der Wissenschaften, selber Versuche mit der Luftkugel in Paris durchzuführen.
=== Geschichte des Gasballons
Ganz anders als die Gebrüder Montgolfier arbeitete Jacques Alexandre Cesar Charles.
Da er als Physiker an der Physik des Ballonaufsteigens interessiert war, ging er auf eine ganz andere Weise an das Projekt, welches ihm vom König übertragen worden war.
Durch sein Wissen über Gase konnte er deren Eigenschaften nutzen und konstruierte so zusammen mit den Brüdern Anne-Jean Robert und Marie-Noel Robert einen dichten Seidenballon.
Diesen füllte er mit Wasserstoffgas.
Der erste erfolgreiche Flug war am 27. August 1783.
Der Ballon hatte einen Durchmesser von rund vier Metern und konnte bis zu neun Kilogramm mit sich führen.
Der Flug dauerte 45 Minuten und führte vom Pariser Marsfeld bis ins benachbarte Dorf Gonesse.
Die Bewohner des Dorfes hielten den Ballon jedoch für ein Ungetüm aus der Hölle und rückten ihm mit Mistgabeln und Sensen auf den Leib.
Davon abgesehen konnte Charles den Flug als Erfolg verbuchen, denn er hatte auch bewiesen, dass es nicht der Rauch ist, der den Ballon zum Steigen bringt.
Zudem wurde der Wasserstoffgasballon nach ihm Charliere benannt.
Den ersten bemannten Gasballonflug führten Charles und Marie-Noel Robert am 1. Dezember 1783 durch, wobei die Produktion des nötigen Wasserstoffgases aus Eisenspänen und Schwefelsäure fast drei Tage dauerte.
Er blieb für zwei Stunden in der Luft und machte dann eine Zwischenlandung im 36 Kilometer entfernten Dorf Nesles-la-Vallee.
Danach stieg Charles noch einmal selbst alleine auf.
Damit war er der erste Mensch, der alleine in einem Ballon aufstieg.
Trotz dieses Erfolges hatte er den Wettstreit mit den Brüdern Montgolfier verloren - um nur 10 Tage.
Doch ganz geschlagen war Charles nicht, denn die Wasserstoffgasballons lösten sehr bald die Montgolfieren ab, da man mit ihnen mehrere Stunden in der Luft bleiben konnte.
Den Heißluftballons gingen hingegen schon nach kurzer Zeit die Brennstoffvorräte aus.
Der erste (unbemannte) Ballonflug in Deutschland fand am 28. Januar 1784 in Braunschweig mit dem Ballon Ad Astra statt.
=== Geschichte der Heißluft-Gas-Hybrid-Ballons
Es gab zu dieser Zeit auch schon Personen, die sich mit der Kombination der beiden Auftriebsmedien Traggas und Heißluft beschäftigten.
So der französische Physiker und erste Ballonfahrer der Welt Jean-Francois Pilatre de Rozier.
Er entwickelte einen Ballon, der aus einer Kugel mit Wasserstoffgasfüllung bestand, an dessen unterer Seite ein mit Luft gefüllter beheizbarer Zylinder angefügt war.
Diese Konstruktionsart mit separaten Bereichen für Heißluft und Gas wird - unabhängig von der Wahl des verwendeten Traggases - bis heute nach ihm benannt (Roziere).
Am 15. Juni 1785 startete er mit solch einem Gefährt von Boulogne-sur-Mer aus mit dem Ziel, den Ärmelkanal zu überqueren.
Die Heißluft erwärmte den Wasserstoff aber bald so stark, dass die Gashülle zu zerplatzen drohte.
Mittels eines außen auf der Hülle nach oben reichenden Hanfseils konnte Rozier zwar ein Ablassventil betätigen, jedoch entstand Reibungselektrizität auf der Hülle, deren elektrostatische Entladung dann das ausströmende Wasserstoffgas in 900 Metern Höhe entzündete.
Während das Gas abbrannte, fiel das Luftfahrzeug noch vor der Küste aufs Festland.
Rozier und sein Mitfahrer Pierre Romain verstarben kurz darauf, noch an der Absturzstelle.
Damit waren sie die ersten Todesopfer der Luftfahrt.
Zu diesem Zeitpunkt hatten auch alle anderen Hybridballons mit konstruktiven Unzulänglichkeiten zu kämpfen und brachten keine nennenswerten Erfolge hervor.
Die Rozieren, die seit den 1970er Jahren Verwendung finden, werden mit unbrennbaren Traggasen befüllt.
Während gewöhnliche Heißluftballons einige Stunden und bemannte Gasballons einige Tage fahren können, eignen sich Rozieren insbesondere für mehrwöchige Reisen.
Außer Richard Bransons Überquerungen von Atlantik und Pazifik mit riesigen Heißluftballons, wurden diese Strecken und die beiden erfolgreichen Weltumrundungen nur mit heliumbefüllten Rozieren bewältigt.
=== Weiterer Verlauf der Geschichte
Französische Offiziere nutzten vor der Schlacht von Fleurus als auch im Juni 1794 in der Schlacht bei Maubeuge einen Ballon zur militärischen Luft-Fernaufklärung.
Die erste deutsche Ballonfahrt unternahm Friedrich Wilhelm Jungius 1805 über Berlin zu wissenschaftlichen Zwecken.
James Glaisher, Vorstand des meteorologischen Institutes von Greenwich und der Ballonpilot Henry Tracey Coxwell erreichten 1862 eine Höhe von 9.000 Meter im offenen Ballonkorb.
Sie hatten ein wissenschaftliches Programm vorbereitet, um die Entstehung bestimmter Wettererscheinungen und die Grenze der Lebensfähigkeit des Menschen zu erforschen.
Sie hatten weder Sauerstoff noch Druckanzüge an Bord.
Beide Forscher fielen zeitweise in Ohnmacht und nur der Umstand, dass der Ballon von selbst zu sinken begann, rettete ihnen das Leben.
Am 4. Dezember 1894 erreicht der Berliner Meteorologe Arthur Berson bei einer Alleinfahrt im Ballon Phönix eine Höhe von 9.155 Metern.
Diesen Rekord konnte er am 31. Juli 1901 noch einmal übertreffen.
Gemeinsam mit Reinhard Süring stieg er im Ballon Preussen auf 10.800 Meter Höhe.
Beide Ballonfahrer fielen trotz Sauerstoffatmung in Ohnmacht, aber die Messgeräte registrierten den Luftdruck und damit die Höhe weiter.
Die Fahrt trug zur Entdeckung der Stratosphäre im Jahre 1902 bei.
Der mehrfache Gordon-Bennett-Cup-Teilnehmer Hugo Kaulen stellte im Dezember 1913 Weltrekorde auf (2.800 Kilometer in 87 Stunden, von Bitterfeld nach Perm/ Uralgebirge).
Hans Rudolf Berliner, Alexander Haase und Nikolai legten vom 8. bis 10. Februar 1914 3.053 km zurück.
Beide Rekorde hielten bis 1976.
Die größte Höhe im offenen Korb in der Geschichte der Ballonfahrt erreichten nach eigenen Angaben - die offizielle Anerkennung blieb aus - der Ballonführer Alexander Dahl, der Meteorologe Dr. Galbas und Walter Popp am 31. August 1933 im Spezial-Höhenballon Bartsch von Sigsfeld mit 11.300 Metern.
Die letzte Höhenfahrt mit dem Ballon "Bartsch von Sigsfeld" brachte dem Luftfahrtingenieur Martin Schrenk und dem Meteorologen Victor Masuch am 13. Mai 1934 den Tod.
Erstmals mit luftdicht verschlossener Kabine stieg der Physiker Auguste Piccard 1932 bis auf 16.201 Meter (Luftdruckmessung) und 16.940 Meter (geometrische Messung) Höhe.
Diverse Rekorde brachte das Projekt Manhigh der amerikanischen Air Force 1957/1958, so auch erster Mensch an der Grenze zum Weltraum (29.900 m) und höchster Fallschirmsprung (im Zusammenhang mit den ersten Schleudersitzen für Flugzeuge).
Das Projekt wurde später durch die NASA weitergeführt und ab Apollo 7 kam das Prinzip der Fallschirme bei den Bremsfallschirmen zum Einsatz.
Im Oktober 1976 stellt Paul Edward Yost neue Rekorde bei seinem Solo-Atlantikflug auf (3.938 km in 107:37 h).
Den bemannten Höhen-Rekord hielten von 1961 bis 2012 Malcolm D. Ross und Victor E. Prather, die über dem Golf von Mexiko auf 34.668 Meter Höhe stiegen.
Der Österreicher Felix Baumgartner brach diesen Rekord am 14. Oktober 2012, als er mit einem Heliumballon in einer Kapsel über New Mexico auf 39.045 Meter stieg.
Übertroffen wurde er mit 41.422 Metern von Alan Eustace ohne Kapsel im Druckanzug im Oktober 2014, von Roswell, New Mexico.
Beide sprangen jeweils mit einem Fallschirm ab und stellten damit neue Höhenrekorde im Fallschirmsprung auf.

Klexikon (einfache Sprache):
Ein Ballon ist ein Stück Stoff oder Plastik, das mit Luft, Gas oder einer Flüssigkeit gefüllt wird.
Am bekanntesten ist der Luftballon, der etwa so groß ist wie ein Fußball.
Mit Gas gefüllt fliegt er davon, mit Luft gefüllt schwebt er langsam wieder auf den Boden zurück.
Am Himmel sieht man manchmal Heißluftballone mit einem Korb unten dran, in dem sich Menschen befinden.
Diese Ballone bewegen sich langsam mit dem Wind.
Deshalb spricht man auch von einer Ballonfahrt, weil sie sich langsam bewegen, wie ein fahrendes Schiff.
Eine dritte Gruppe bilden die großen Gasballone.
Man sieht sie jedoch selten.
Meist tragen sie Geräte für Wettervorhersagen oder für irgendwelche Messungen mit sich.
Auch eine Art von Gasballon wird bei einem Luftschiff verwendet.
== Was für Ballons sind zum Aufblasen da?
Die einfachen, kleinen Ballons bestehen aus einer dünnen Haut aus Gummi oder Plastik.
Man kann sie selber aufblasen und den Ausgang mit mit einem Knoten verschließen.
Solche Ballone kann man in die Luft stupsen, dann schweben sie langsam herunter.
Damit ein solcher Ballon aufwärts fliegt, muss man ihn mit einem besonderen Gas füllen.
Man nimmt dazu Helium, weil das nicht brennt.
Weil Helium leichter ist als Luft fliegt ein solcher Ballon davon, wenn man ihn nicht festhält.
Solche Ballone kann man aber auch mit Wasser füllen.
Dann nennt man sie meist Wasserbomben.
Manche Kinder schmeißen diese gerne anderen nach.
Die Waserbomben zerplatzen und machen die anderen Kinder nass.
== Wozu verwendet man die großen Gasballone?
Die größeren Gasballone werden meist als Wetterballone eingesetzt.
Sie tragen also eine kleine Wetterstation, Kameras und ähnliche Geräte mit sich.
Sie sammeln damit Daten über die Windgeschwindigkeit, den Luftdruck, die Temperatur und viele andere.
Diese Daten übermitteln sie meist per Funk auf die Erde, damit man sie sofort nutzen kann, beispielsweise für Wettervorhersagen.
Ihre Fotos nutzt man aber auch in der Archäologie und in weiteren Fachgebieten.
Diese Ballone haben die Form einer Kugel mit einem Durchmesser von mindestens einem Meter.
Je größer sie sind, desto mehr können sie befördern.
Ihre Hülle besteht meist aus einer hauchdünnen Kunststofffolie.
Die Physiker müssen dabei alles sorgfältig berechnen, denn weiter oben wird die Luft dünner.
Dann kann ein solcher Ballon auch platzen.
Steuern kann man bei einem Gasballon nur die Höhe.
Zum Aufsteigen kann er Sand oder Wasser ablassen, das er als Ballast mitführt.
Zum Absteigen lässt der Ballon Gas ab.
Beides muss man automatisch steuern oder per Funk von der Erde aus.
Ein riesiger Gasballon könnte auch Lasten tragen.
Eine deutsche Firma hat im Jahr 2001 einen Ballon gebaut, der zwei riesige Lastwagen tragen sollte.
Allerdings ging er beim ersten Flugversuch in einem Sturm verloren.
Darauf wurden die Versuche abgebrochen.
In Berlin und in einigen anderen Städten gibt es heute noch einen großen Fesselballon, der mit Helium gefüllt ist.
Er trägt unten einen Korb, in dem Passagiere aufsteigen und über die Stadt blicken können.
Dieser Ballon bleibt jedoch immer durch ein starkes Seil mit dem Boden verbunden.
So kann er auch wieder auf den Boden geholt werden.
Eine weitere Art von Ballon ist der Zeppelin.
Dieses Luftschiff besteht aus mehreren Ballonen, die Gas enthalten.
Dazu kommen ein Propellerantrieb, Ruder zur Steuerung und eine Kabine für die Passagiere.
== Wie können Heißluftballone fliegen?
Der Heißluftballon ist ein Luftgefährt mit der Form einer Birne.
Erfunden wurde er von den französischen Brüdern Joseph und Jacques Montgolfier.
Sie führten ihn am 4. Juni 1783 zum ersten Mal den Leuten vor.
Die meisten Heißluftballons bestehen heute aus Kunststoffen wie Nylon oder Polyester.
Der eigentliche Ballon liegt in einem Netz aus Seilen.
Daran hängt ein großer Korb für die Passagiere.
Über den Passagieren ist ein Gasbrenner angebracht, der die Luft im Ballon erhitzt.
Dadurch wird sie leichter als die kältere Luft außen herum, deshalb fliegt der Ballon.
Der Ballon hat keinen Antrieb, wie etwa einen Propeller oder eine Düse, damit er vorwärts kommt.
Man kann ihn auch nicht steuern.
Stattdessen trägt der Wind den Ballon in die Himmelsrichtung, in die er weht.
Der Ballonführer muss deshalb viel über den Wind und das Wetter wissen.
Ein Heißluftballon kann nur aufsteigen, indem er mit dem Gasbrenner mehr aufheizt.
Wenn er absteigen will, stellt der Ballonführer den Brenner zurück oder öffnet mit einem Seil eine kleine Klappe oben am Ballon.
Dort wir dann die warme Luft abgelassen.
Deshalb führt er auch keinen Sand als Ballast mit, den er abwerfen könnte.
Durch geschicktes Auf- und Absteigen kann der Ballonführer vielleicht eine andere Windströmung erreichen und so den Kurs etwas beeinflussen.
Der Landeplatz lässt sich nicht im Voraus bestimmen, deshalb dürfen Heißluftballone überall landen.
Dabei muss der Pilot aber genau auf elektrische Leitungen, Eisenbahnlinien und Strassen achten.
Deshalb braucht jeder Ballonpilot einen besonderen Ballon-Führerschein.