Ilmalaiva

Ilmalaiva eli zeppeliini on ilmaa kevyempi, ohjattavissa oleva ilma-alus, jonka Ferdinand von Zeppelin keksi. Siinä on yksi tai useampi ilmaa kevyemmällä kaasulla, kuten heliumilla tai vedyllä, täytetty säiliö. Ensin käytettiin vetyä, mutta heliumiin siirryttiin vedyn syttymisherkkyyden vuoksi. Heliumia oli aluksi saatavilla vain lähinnä Yhdysvalloissa. Vapaasti lentävistä ilmapalloista ja kuumailmapalloista ilmalaivan erottaa ohjattavuus, kun taas ilmapallon liikettä voidaan ohjata vain korkeussuunnassa. Ilmalaivan alaosassa on kori eli gondoli, jossa on tilat miehistölle ja matkustajille. Ilmalaivoja säilytettiin suurikokoisissa ilmalaivahalleissa.

Ilmalaivoja kehitettiin voimakkaasti varsinkin Saksassa vuosina 1900–1936. Niillä matkustettiin säännöllisesti Saksasta jopa Atlantin yli Brasiliaan ja Argentiinaan asti. Zeppeliinit olivat tilastollisesti ottaen hyvin turvallisia, ilmalaiva Graf Zeppelin lensi 1,6 miljoonaa kilometriä yhdenkään matkustajan vammautumatta. Silti niille sattui pahoja onnettomuuksia, joista pahimmat ilmalaivoille R-101, USS Shenandoah, USS Akron ja Hindenburg. Ilmalaivoista luovuttiin muutaman hyvin tuhoisan onnettomuuden vuoksi ja koska lentokoneet kehittyivät luotettaviksi kulkuvälineiksi.

Rakenne 

Ilmalaivat jaetaan kolmeen päätyyppiin: jäykkärunkoisiin eli zeppeliineihin, puolijäykkärunkoisiin ja jäykistämättömiin sen mukaan, mikä pitää ne muodossaan. Nykyisin käytössä olevat ilmalaivat ovat lähinnä kaasun paineella muotoonsa puhallettuja ilmapalloja, joissa yleensä on jäykistetty nokkakartio ja peräsin. Tällaisia ovat muun muassa Goodyear-yhtiön mainostarkoituksiin rakennetut ilmalaivat, jotka operoivat lähinnä Yhdysvalloissa, mutta ovat käyneet kaksi kertaa Suomessakin. 

Toinen tyyppi, "oikea" ilmalaiva, on jäykistetty ja siinä on alumiinista tai duralumiinista rakennettu runko, jonka päälle alus on rakennettu. Näitä nimitetään joskus zeppeliineiksi erotukseksi pehmeistä ilmalaivoista. Zeppelin-tyyppisen ilmalaivan rungon painon takia niitä ei kannata rakentaa kovin pieniksi.

Puolijäykissä ilmalaivoissa on kölimäinen rakenne, joka kulkee rungon alla keulasta perään. Puolijäykän ilmalaivan runko pysyy jäykistämättömien ilmalaivojen tapaan muodossaan kaasunpaineen avulla.

Kohti ilmalaivoja 

Vuonna 1709 kappalainen Barthelemi Laurent de Gusman (, 1685–1724) esitteli Portugalin kuninkaalle Juhana V:lle toimivan kuumailmapallon pienoismallin ja sai tältä maailman ensimmäisen patentin ilmalaivalle. Toteuttamatta jääneitä ilmalaivoja oli tarkoitus käyttää sotilaallisiin tarkoituksiin, muun muassa joukkojen kuljetuksiin ja niiden huoltoon.

Jo 1784 Jean-Pierre Blanchard käytti ilmapallossa veivattavaa  potkuria. Hän ylitti ensimmäisenä Englannin kanaalin ilmapallolla, jonka käsin ohjattavilla heiluvilla siivillä ikään kuin soudettiin ilmassa. Samana vuonna ranskalainen kenraali Jean Baptiste Meusnier ehdotti amerikkalaisen jalkapallon muotoista ilmapalloa ja veneen muotoista koria ohjattavuuden parantamiseksi. Meusnierin ehdotus pallon voimanlähteeksi, 80 miehen voimin pyöritettävä potkuri, ei kuitenkaan ollut erityisen käytännöllinen.

1800-luvulla tehtiin erilaisia kokeita ohjattavilla ilmapalloilla ja potkurilla varustetuilla ilmalaivan esiasteilla. Ensimmäisen varsinaisen ilmalaivan rakensi ranskalainen Sansons vuonna 1839.

Henri Giffard rakensi vuonna 1852 höyrykoneella toimineen ilmalaivan, jolla lensi 27 kilometriä. Höyrykoneen teho oli kolme hevosvoimaa, ja se tuotti pallolle noin 10 kilometrin tuntivauhdin. 

Vuonna 1863 tohtori Solomon Andrews rakensi ensimmäisen täysin ohjattavan, mutta moottorittoman ilmalaivan. 

Vuonna 1872 Dupuy de Lome rakensi amerikkalaisen jalkapallon muotoista ohjattavaa ilmapalloa sotilaskäyttöön, koska oli käynnissä Saksan-Ranskan sota, jossa tarvittiin muun muassa viestinvälityskeinoa saarretun Pariisin ja ulkomaailman välillä. Sota ehti päättyä ennen ilmapallon valmistumista.

Insinööri Paul Haenlein lensi 13. joulukuuta 1872 Brnossa ensimmäisellä moottoroidulla ilmalaivalla, joka oli sikarin muotoinen. Pitkulaisen kaasupallon pituus oli 50 m ja paksuus enimmillään 9 m. Voimanlähde oli 5 hevosvoiman kaasumoottori, jonka polttoaine hiilikaasu saatiin kannatinpallosta. Kannatinpallon muodon säilyttämiseksi siihen pumpattiin ilmaa. Laitteen vauhti oli noin 19 km/h. Haenleinin systeemissä oli monia oivalluksia, mutta sen puutteet, muun muassa hiilikaasun heikko noste, jota täyttöilman pumppaaminen edelleen huononsi, estivät jatkokehittelyn. 

Charles F. Ritchel rakensi vuonna 1878 muutamia jäykkiä, käsivoimin kulkevia ilmalaivoja.

1880-luvun alussa oli pari ilmalaivojen kehittelijää, ennen kuin Gaston Tissandier asensi sähkömoottorin ilmalaivaan, joka muistutti amerikkalaista jalkapalloa.

Ranskan armeija teki ensimmäisen täysin ohjatun, mutta lyhyen lennon La France -nimisellä sikarin muotoisella ilmalaivalla, jonka olivat suunnitelleet Charles Renard ja Arthur Constantin Krebs vuonna 1884.

Vuonna 1888 Wölfert lensi Daimlerin rakentamalla bensiinimoottorilla varustetulla ilmalaivalla Seelburgissa.

Vuonna 1896 David Schwarz rakensi ilmalaivan, jota kokeili Tempelhofin kentällä Berliinin lähellä. Ilmapallo muistutti hieman kynää, sen etuosa oli kartio, ja suurin osa runkoa lieriömäinen. Alus ei kuitenkaan kyennyt nousemaan ilmaan vaan rungossa käytetyt alumiinilevyt painoivat aluksen takaisin maahan. 

Vuonna 1898 Alberto Santos-Dumont rakensi ensimmäisenä bensiinikäyttöisen ilmalaivan, jota kokeili Ranskassa Pariisissa Eiffel-tornin lähellä vuonna 1901.

Zeppeliinit 

Armeijasta eläkkeelle jäänyt saksalainen kreivi Ferdinand von Zeppelin, jota kiinnostivat lentävät laitteet, osti David Schwarzin leskeltä tämän ilmalaivan oikeudet, ja haki vuonna 1895 patenttia omalle tuosta johdetulle kehitelmälleen. Ensimmäistä zeppeliiniä alettiin rakentaa 1899 kelluvassa hallissa.

2. heinäkuuta 1900 Zeppelin lennätti ensimmäistä jäykkää ilmalaivaa LZ1, joka aloitti varsinaisen ilmalaivakauden. Se toimi vain 18 minuuttia ennen vian ilmaantumista, ja zeppeliini jouduttiin laskemaan maahan korjausta varten. Vaikka Zeppelinin ilmalaiva lensi nopeammin kuin ranskalainen La France aikoinaan, se ei kiinnostanut sijoittajia, ja niinpä Zeppelin joutui purkamaan LZ1:n.

Zeppelin onnistui saamaan rahaa uuden ilmalaivan, LZ2:n kehittelyyn vuonna 1906. Se menestyi suunnilleen yhtä huonosti kuin LZ1.

Vasta sen seuraaja LZ3 oli ensimmäinen todella toimiva zeppeliinityyppinen ilmalaiva, jolla lennettiin vuoteen 1908 45 kertaa, yhteensä 4398 kilometriä. Armeijaa kiinnosti LZ4, ja näytöslennolla LZ4 joutui laskeutumaan Stuttgartin lähellä Echterdingeniin, missä myrsky tempoi sen irti. Zeppeliini törmäsi puuhun ja paloi räjähdysmäisessä tulipalossa. Kukaan ei loukkaantunut, vaikka kaksi teknikkoa pelastui täpärästi hyppäämällä uhkarohkeasti pois.

Vuonna 1909 alkoivat ensimmäiset kaupalliset matkustajalennot ilmalaivalla LZ6.

Ferdinand von Zeppelinin yhtiö rakensi monia zeppeliini-ilmalaivoja Saksassa 1900-luvun alussa. Monet zeppeliinit tuhoutuivat onnettomuuksissa, jotka eivät kuitenkaan kaikki johtaneet kuolemantapauksiin.

Ensimmäisessä maailmansodassa 
Pääartikkeli: Ilmalaivat ensimmäisessä maailmansodassa

Ensimmäisessä maailmansodassa saksalaiset käyttivät zeppeliini-ilmalaivoja tiedusteluun ja  pommittivat muun muassa Ison-Britannian kaupunkeja. Ilmalaivoilla saattoi kuljettaa suuria pommilasteja, ja alussa hävittäjälentokoneet eivät voineet nousta yhtä korkealle kuin ilmalaivat. Saksalaiset pommittivat Englannin itärannikon kaupunkeja öisin. Pommitukset pyrittiin keskittämään Lontoon sataman kaltaisiin sotilaallisesti merkittäviin kohteisiin, mutta epätarkkuutensa takia ne surmasivat etupäässä siviilejä. Pommituksissa kuoli yli tuhat henkeä, ja ne levittivät kauhua ja voimakasta saksalaisvihaa siviiliväestön keskuudessa.

Englantilaiset vastasivat alussa tehostamalla ilmatorjuntaa sekä asentamalla kuulosuuntimalaitteita ja valonheittimiä. Tämä ilmatorjunta oli vielä melko tehotonta. Vuonna 1916 kehitettiin voimakasmoottorisia korkealle nousevia hävittäjiä ja pommittajia, joiden konetuliaseilla saattoi ampua fosforiluoteja, joilla ilmalaivat saattoi tuhota.

Ilmalaivat maailmansotien välillä 

Saksa oli ilmalaiva-alalla johtava maa ensimmäisen maailmansodan jälkeenkin.
Ilmalaivoja rakennettiin Englannissa ja Yhdysvalloissa sodan jälkeen pitkälti saksalaisia zeppeliinejä kopioiden ja edelleen niiden pohjalta. 

Saksassa Versailles’n rauhansopimus poisti pelistä Zeppelinin yhtiön kilpailijan Schütte-Lanzin, joka oli erikoistunut sotilasilmalaivoihin. Zeppelinin yhtiö sai valmiiksi elokuuhun 1919 mennessä LZ120 Bodensee-nimisen ilmalaivan ja myös LZ 121:n. Vuonna 1921 ensimmäisessä maailmansodassa taistelleet ympärysvallat vaativat näitä sotakorvauksiksi, ja Yhdysvaltojen oman ilmalaivaohjelman ajauduttua vaikeuksiin Zeppelin rakensi LZ 126:n, joka lensi Atlantin yli Lakehurstiin 12. lokakuuta. LZ 126 nimettiin uudella nimellä ZR-3 USS Los Angeles.

Saksassa koitti ilmalaivojen kultakausi 1928–1933, jolloin rakennettiin todella suuria ilmalaivoja, muun muassa 236-metrinen LZ-127 Graf Zeppelin ja suurin koskaan rakennettu ilmalaiva LZ-129 Hindenburg. Saksan ilmalaivat lensivät monesti Saksan ulkopuolellakin, Atlantin yli ja jopa koemielessä maailman ympäri. Graf Zeppelin vieraili matkallaan myös Helsingissä 24. syyskuuta 1930. Viimeisimmät mallit pystyivät ottamaan 112 tonnia lastia ja kulkemaan 135 km/h nopeudella.

Zeppeliinit olivat tilastollisesti ottaen hyvin turvallisia, ilmalaiva Graf Zeppelin lensi 1,6 miljoonaa kilometriä yhdenkään matkustajan vammautumatta. Silti niille sattui pahoja onnettomuuksia, joista pahimmat ilmalaivoille R-101, USS Shenandoah, USS Akron ja Hindenburg.

Vuonna 1921 ilmalaiva R 38 tuhoutui Yhdysvalloissa koelennollaan tappaen 44 miehistön jäsentä.

1930-luvulle asti ilmalaivat olivat vetytäytteisiä. Vedyn palamisherkkyyden pelättiin johtavan katastrofaalisiin onnettomuuksiin.

Englantilaisten ilmalaivainnostus sai ikävän päätöksen, kun ilmalaiva R 101 tuhoutui Ranskassa ensilennollaan ja 48 matkustajaa ja miehistön jäsentä kuoli onnettomuudessa; surmansa saaneiden joukossa oli tuolloinen ilmailuministeri lordi Thomson sekä siviili-ilmailun johtaja Sir Sefton Brancker. Tulipalosta pelastui vain kuusi miestä: radisti Disley, teknikoiden esimies Harry Leech sekä teknikot Bell, Binks, Cook ja Sawry. Surmansa saaneiden joukossa oli myös aluksen päällikkö, lentoluutnantti John Irwin, joka ennen lähtöä oli esittänyt huolensa raskaan kuormituksen johdosta - mutta ministeri käski hänen keskittyä työhönsä. Vesipainolastia jouduttiinkin keventämään jo lähtiessä täysin vastoin suunnitelmia, ja kun Ranskan rannikolla koventunut tuuli tempaisi aluksen mukaansa, ei ollut enää mitä vähentää. Useimpia löydetyistä ruumiista ei tunnistettu.

Onnettomuuden todettiin aiheutuneen törkeästä ylikuormituksesta sekä aluksen kokoon nähden ylipainoisista dieselmoottoreista. Osa kuormituksesta aiheutui yhdeksästä tonnista ylimääräistä polttoainetta, joka oli otettu mukaan vain siksi, ettei välttämätön tankkaus häiritsisi ja viivyttäisi Intiassa uuden lentolinjan avaamisen vuoksi pidettäviksi suunniteltuja juhlamenoja. Samoin aluksen kalustus oli juhlatilaisuutta varten uusittu: kevyet balsapuiset pöydät ja tuolit oli korvattu raskaalla antiikkikalustolla sekä alukseen oli tuotu suuri määrä raskaita itämaisia mattoja; samoin juhla-aterian ainekset päätettiin raahata mukana Englannista asti, koska pelättiin, ettei Intiassa olisi syystä tai toisesta saatu kaikkea tarvittavaa. 

Englanti määräsi toisen ilmalaivansa, R 100:n romutettavaksi. Turvallisuuden parantamiseksi Zeppelin-yhtiö aikoi siirtyä heliumtäytteeseen.

Saksa ei kyennyt tuottamaan heliumia. Natsien noustua valtaan länsivallat ajoivat maan kauppasaartoon, jossa Saksalle ei saanut viedä sotilaskäyttöön soveltuvia tarvikkeita, ei myöskään heliumia ilmalaivojen täytteeksi. Näin ollen ilmalaiva Hindenburg täytettiin vedyllä. Hindenburg paloi 6. toukokuuta 1937 Lakehurstissa New Jerseyssä sähkökipinän sytyttämänä. 37 matkustajaa 97:stä kuoli, samoin yksi kenttätyöntekijä. 

Hindenburg ei tuhoutuessaan palanut vetykaasupalolle tyypillisenä kirkkaana tulipallona, eikä yksikään matkustaja kuollut palavan kaasun aiheuttamiin palovammoihin. Palon syyksi on esitetty ilmalaivan päälliskankaan kyllästysainetta, jota on myöhemmin käytetty rakettipolttoaineena. 

Hindenburgin onnettomuuden jälkeen monikaan ei enää ollut halukas matkustamaan ilmalaivoilla. Samaan aikaan lentokoneet olivat kehittyneet matkustajaliikenteeseen sopiviksi ja halvoiksi.
Onnettomuuden jälkeen ilmalaivat jäivät kokonaan pois käytöstä matkustajaliikenteessä.

Toinen maailmansota 

Saksa ei käyttänyt ilmalaivoja toisessa maailmansodassa, mutta Yhdysvallat rakensi monen tyyppisiä jäykistämättömiä ilmalaivoja, joita käytettiin Pohjois-Atlantilla saattueiden tähystäjinä sukellusveneitä vastaan. Ne lensivät vuosikausia vielä sodan jälkeen koulutusmielessä, mutta lopulta viimeinenkin ilmalaivayksikkö lakkautettiin ja viimeiset ilmalaivat jäivät pölyttymään tarpeettomina suljettujen laivastoasemien nurkkiin kunnes hiljalleen romutettiin kun näitä rakennuksia purettiin tai remontoitiin uudiskäyttöön.

Nykypäivä 
Alkuperäisiä zeppeliinejä ei ole säilynyt kokonaisina. Pariisin ilmailumuseossa le Bourgetissa on ensimmäisessä maailmansodassa alasammutun zeppeliinin moottori-gondoli ja miehistö-gondoli lähes täydellisinä, mukaan lukien esimerkiksi konekiväärit.

Vedyn sijaan heliumia
Nykyään ilmalaivojen täyttökaasuna käytetään palamatonta heliumia. Helium on kuitenkin vetyä kalliimpaa ja lisäksi raskaampaa: sillä täytetty ilmalaiva menettää 10 % nostokyvystään vetyyn verrattuna.

Helium on uusiutumatonta ja Teksasissa sijaitsevan maailman suurimman heliumvarannon odotetaan kuluvan loppuun vuoteen 2016 mennessä.

Heliumia voidaan kuitenkin valmistaa synteettisesti pommittamalla litiumia tai booria nopeilla protoneilla. Tämä ei kuitenkaan ole taloudellisesti kannattava tuotantotapa.

Mainostaminen
Ilmalaivojen taloudellinen merkitys matkustajaliikenteelle on nykyään niiden rajallisen nopeuden takia olematon, joten ne on valjastettu etupäässä lentäviksi mainosjulisteiksi.

Turismi ja matkailu
Saksan Friedrichshafenissa nykyaikaiset Zeppelin NT -ilmalaivat lennättävät turisteja Bodenseen yllä.
Vuonna 2007 Zeppelin-Reederei vei kiertoajelulle 12 000 matkustajaa. Ilmalaivan kyytiin pääsee myös Kaliforniassa.
NT-laivojen toiminta ei ole taloudellisessa mielessä kovin kannattavaa.
Suurempien laivojen tilanne olisi luultavasti toinen.

Pitkiin turistimatkoihin ilmalaivat sopisivat paremmin kuin lentokoneet tai helikopterit.

Erityisesti öljyn hinnan nousu ja tarve vähentää hiilidioksidipäästöjä on herättänyt kiinnostusta ilmalaivoihin. Laadituista suunnitelmista lennokkaimpia lienee Jean-Marie Massaudin "Miehitetyksi pilveksi" nimetty 210-metrinen lentävä hotelli.

Japanissa aletaan uudelleen tutkia ilmalaivojen kannattavuutta uudella Zeppelinin tehtaalla valmistetulla 75-metrisellä Yokoso! Japan -ilmalaivalla, jonka gondolissa on 12 matkustajapaikkaa.
Yokoso! Japan -ilmalaiva vieraili Helsingin Malmin lentokentällä kesällä 2004. Tämä herättikin mediassa ja kansassa valtaisan kiinnostuksen, sillä lukuun ottamatta Goodyearin ilmalaivavierailua 1980-luvulla, aitoa "zeppeliiniä" ei ollut Suomessa nähty 74 vuoteen. 

Zeppelin-Reederei & ZLT Zeppelin Luftschifftechnikin rakentamat ilmalaivat maksavat 15 miljoonaa dollaria. 
Ilmalaivojen maksiminopeus voi olla 160 kilometriä tunnissa ja matkustajakapasiteetti enimmillään muutama tusina matkustajaa.
Ilmalaivojen vakavimmiksi puutteiksi on sanottu, että niiden liikenne on säästä riippuvaista ja vaatii suuria laskeutumisalustoja. Aikoinaan ilmalaivojen tukikohtina suunniteltiin käytettävän pilvenpiirtäjiä.

Rahti
Ranskan postilaitos tutkii parhaillaan ilmalaivojen soveltuvuutta postin kuljetukseen. Darpa tutki ilmalaivoja pitkän matkan rahtikuljetuksissa vuonna 2005. 

Verrattuna lentokoneisiin niiden aiheuttama säteilypakote olisi 80–90 prosenttia pienempi.

Rahtikäyttöä haittaa kuitenkin se, että ilmalaivoja on vaikea hallita lastaus- ja purkuvaiheissa.

Alan yrittäjän kohtalo voi olla kova: esimerkiksi SkyCats-ilmalaivojen rakentaja meni konkurssiin. German Cargolifter -nimisen ilmalaivan suunniteltiin kuljettavan 160 tonnin rahteja 10 000 kilometrin matkojen päähän, mutta projekti ajautui vaikeuksiin sekä suunnittelun että rahoituksen suhteen ja päättyi epäonnistuneena sen jälkeen kun yksi maailman suurimmista hangaareista oli saatu rakennettua. Tämä tapahtui vuonna 2002.

Tähän päivään mennessä suurta rahtialusta ei ole onnistuttu rakentamaan, vaikka niitä on kehitellyt mm. Lockheed.

Muut: sotilaallinen ja tieteellinen käyttö
Ilmalaivojen käyttöä sotilaallisiin tarkoituksiin ja viestintään selvitetään. 

DARPA:n WALRUS-projekti pyrki tuottamaan joukkojen kuljetusta varten uudenaikaisen ilma-aluksen, joka ei tarvitsisi mastoja, kiitoteitä tai varastohangaareja.

Ilmalaivat sopisivat tarkkailu- ja ilmavalvontatehtäviin lentokoneita ja helikoptereita paremmin.

Ilmalaivoilla on jonkin verran käyttöä tieteellisessä työssä ja niitä on käytetty esimerkiksi ilmakehätutkimuksen apuna.

P-791 
Yhdysvalloissa esiteltiin elokuussa 2011 puolustusvälinevalmistaja Lockheed Martinin jättiläismäinen P-791-ilmalaiva viiden vuoden kehittelyn tuloksena. Yhtiön mukaan ilmalaiva soveltuu parhaiten rahdin kuljettamiseen syrjäisille seuduille, joihin on huonot kulkuyhteydet. Sitä voidaan käyttää myös sotilaallisiin kuljetus- ja valvontatehtäviin. P-791 voi pysytellä yli kuuden kilometrin korkeudessa jopa kolme viikkoa.

Katso myös 
 Ilmailun historia
 Ilmapallo
 Sulkupallo

Lähteet

Aiheesta muualla

 Channel4:n dokumentti The Airships 
 Goodyearin ilmalaivaston kotisivu 
 SANTOS-DUMONT n. 6 
 Ylen Elävä arkisto – Graf Zeppelin Helsingissä
 Zeppelin-matkailu Friedrichshafenissa  
 Tulevaisuuden ilmaliikenne Atlantin yli, Helsingin Sanomat, 18.03.1928, nro 77, s. 25, Kansalliskirjaston digitaaliset aineistot
 Zeppelinien tulevaisuus, Suomen Kuvalehti, 21.11.1936, nro 47, s. 18, Kansalliskirjaston digitaaliset aineistot

Seulonnan keskeiset artikkelit