ballon (aéronautique).

ballon (aéronautique). 1 PRÉSENTATION ballon (aéronautique), engin plus léger que l'air (aérostat) consistant en un sac souple fait de soie vernie, de caoutchouc ou de tout autre matériau non poreux et contenant de l'air chaud ou un gaz plus léger que l'air. Les ballons à air chaud (montgolfières) n'ont plus qu'un intérêt historique, qui leur vaut depuis vingt ans un renouveau comme activité de loisirs. Les ballons à gaz sont utilisés à la fois pour le sport et pour l'observation scientifique. Les ballons pilotés emportent une ou plusieurs personnes dans une nacelle suspendue ; les ballons non pilotés emportent des instruments utilisés pour mesurer et enregistrer divers phénomènes physiques. Les premiers ballons étaient emplis d'air chaud souvent fourni par un feu de paille ; les ballons modernes sont emplis d'hydrogène ou d'hélium ou encore, dans le cas des ballons sportifs à air chaud modernes, d'air chauffé par un petit brûleur à gaz. L'hélium présente le gros avantage d'être incombustible, mais il est deux fois plus lourd que l'hydrogène et sa force ascensionnelle est de 7 p. 100 plus faible. L'hydrogène pesant 1,14 kg/m3 de moins que l'air à la pression atmosphérique et à la température normales, un ballon à hydrogène de 30 m3 sera capable de soulever environ 34 kg (voir atmosphère). 2 NAISSANCE DE L'AÉROSTATION ET PREMIERS VOLS HABITÉS Le 5 juin 1783, deux Français, les frères Joseph et Étienne de Montgolfier, papetiers à Annonay (Ardèche), font s'envoler un ballon à air chaud devant les membres des états généraux du Vivarais : l'aérostation est née. Trois mois plus tard, devant la cour du roi Louis XVI au château de Versailles, les frères Montgolfier marquent une nouvelle étape dans l'aérostation en réalisant le premier vol habité : ce sont un coq, un mouton et un canard qui prennent place dans une cage pour effectuer ce vol historique de 3 km en 8 minutes, ouvrant ainsi la voie à une compétition effrénée de vols habités. Le 21 novembre 1783, le physicien français Jean-François Pilâtre de Rozier et François Laurent, marquis d'Arlandes, deviennent les premiers « passagers du ciel « en effectuant un vol de 10 km en 25 minutes à environ 1 000 m d'altitude à bord d'un ballon à air chaud, entre le château de la Muette et la Butte-aux-Cailles, à Paris. Dix jours plus tard, le 1er décembre 1783, le physicien, chimiste et aéronaute français Jacques Alexandre César Charles, accompagné de l'un des deux frères Robert (constructeurs d'appareils de physique) expérimentent un ballon à hydrogène et parcourent environ 43 km en 2 heures, signant ainsi le premier vol en ballon à gaz. Ces exploits successifs engendrent un formidable engouement pour le ballon en France, mais également à l'étranger. La première ascension hors de la France a lieu en Italie en février 1784 ; puis c'est au tour des États-Unis (juin 1784) et de la Grande-Bretagne (septembre 1784) de réaliser leur premier vol habité. En janvier 1785, l'aéronaute français Jean-Pierre Blanchard, accompagné par l'Américain John Jeffries, effectuent la première traversée de la Manche en ballon. Un exploit quelque peu terni par la mort de Pilâtre de Rozier le 15 juin 1785, première victime de l'histoire de l'aéronautique. Cependant, la course aux records se poursuit, notamment avec l'aéronaute anglais Charles Green qui effectue en 1836 un vol d'environ 800 km de Londres à Weilburg (Allemagne) en 18 heures, à bord du ballon Royal Vauxhall. Parallèlement au développement des ballons, un autre moyen de transport aérien voit le jour en 1852 : le dirigeable ; cette invention va supplanter progressivement les ballons et les cantonner à un exercice sportif. 3 PREMIÈRES APPLICATIONS DES BALLONS En 1858, le photographe Félix Nadar réalise la première photographie aérienne de l'histoire à bord d'un énorme ballon captif de 6 000 m3 dénommé le Géant, à 80 m d'altitude ; cette technique photographique sera par la suite perfectionnée et utilisée dans divers domaines, notamment en urbanisme, en cartographie et pour l'observation militaire. En effet, au cours de la guerre franco-allemande de 1870, de nombreux ballons sont employés pour l'observation militaire par les armées des deux nations et le ministre de l'Intérieur français Léon Gambetta s'échappe en ballon de Paris assiégé. Après cette guerre, le plus grand ballon captif de tous les temps est présenté par Henri Giffard, l'inventeur du dirigeable, à l'occasion de l'exposition universelle de Paris en 1878. Ce ballon de 36 m de diamètre, contenant 25 000 m3 d'hydrogène, peut emmener 50 passagers à 600 m d'altitude. Par la suite, les armées de la Première Guerre mondiale font un usage intensif des ballons, surtout pour l'observation. 4 AÉROSTATION SPORTIVE Parallèlement à l'usage militaire des ballons, l'aérostation sportive se développe considérablement et suscite un intérêt croissant de la part du public, stimulé par les courses de ballons à gaz de la coupe Gordon-Bennett, fondée par le directeur du New York Herald, James Gordon Bennett. La compétition a lieu chaque année, à partir de 1906, sauf pendant la Grande Guerre ; les courses s'arrêtent définitivement au début de la Seconde Guerre mondiale. Toutefois, l'aérostation sportive est devenue un sport populaire, surtout depuis la mise au point des ballons à air chauffé par des brûleurs à butane ou propane. De tels ballons constituent en outre un moyen idéal pour survoler les parcs nationaux et les réserves naturelles. Si les courses de distance en ballon sont très médiatiques à l'époque, un record historique d'altitude en ballon défraie la chronique en 1931 : le physicien suisse Auguste Piccard atteint la stratosphère dans une nacelle métallique sphérique pressurisée, suspendue à un ballon à hydrogène de 14 000 m3. Il atteint l'altitude de 15 787 m, puis 16 507 m l'année suivante. Par la suite, les progrès technologiques permettent à de nombreux aéronautes d'effectuer des ascensions en ballon à très haute altitude et de battre par la même occasion le record de Piccard. En 1935, deux capitaines de l'armée américaine, Orvil Anderson et Albert William Stevens, montent jusqu'à 22 080 m. En août 1957, lors d'un vol destiné à étudier les réactions de l'organisme humain en haute altitude, un chirurgien de l'armée de l'air américaine atteint 31 110 m d'altitude, restant 32 heures en l'air et dérivant de 652 km de son point de départ. Le 27 août 1960, le capitaine américain Joseph Kittinger saute en parachute d'un ballon stratosphérique en polyéthylène à environ 31 300 m, établissant à la fois un nouveau record d'altitude en ballon et de saut en parachute (voir parachutisme sportif). Le premier voyage transatlantique en ballon à gaz est réalisé en 1978 par trois hommes d'affaires américains -- Ben Abruzzo, Maxie Anderson et Larry Newman -- à bord d'un ballon à hélium baptisé Double Eagle II. Ayant décollé de Presque Isle dans le Maine (États-Unis) le 11 août, ils atterrissent le 17 août à Miserey, près d'Évreux (France), établissant un record de distance de 5 072 km et un record d'endurance de 137 heures et 5 minutes. La première traversée de l'Atlantique en ballon à air chaud est effectuée en 1987 par les Anglais Per Lindstrand et Richard Branson (industriel milliardaire, fondateur du groupe Virgin). Le record d'endurance est battu en 1992 par les Américains Richard Abruzzo et Troy Bradley lors de la première course transatlantique mondiale ; ayant décollé de Bangor dans le Maine le 15 septembre, ils sont déviés de leur route et atterrissent près de Fez au Maroc, 146 heures plus tard. En mars 1999, après trois semaines de vol, le Suisse Bertrand Piccard et le Britannique Brian Jones bouclent le premier tour du monde en ballon sans escale, établissant un record de durée et de distance dans les airs. Leur ballon à hélium, le Breitling Orbiter 3, parti le 1er mars de Château-d'OEx en Suisse, atterrit le 21 mars au sud-ouest du Caire dans le désert égyptien, après avoir parcouru 46 759 km. En juillet 2002, après cinq tentatives avortées, l'aventurier milliardaire américain Steve Fossett devient le premier homme de l'histoire à réussir le tour du monde en ballon en solitaire et sans escale. Parti le 19 juin 2002 de Northam dans l'ouest de l'Australie à bord de son ballon à hélium baptisé Spirit of Freedom, Steve Fossett, âgé de cinquante-huit ans, réalise enfin son rêve après avoir parcouru 31 266 km en un peu plus de 324 heures. 5 AÉROSTATION SCIENTIFIQUE MODERNE Trois types de ballons sont communément utilisés pour la recherche météorologique et l'aéronomie (voir météorologie). Le ballon dilatable en caoutchouc ou en néoprène est employé pour des sondages verticaux, soit en tant que ballon-sonde emportant une radiosonde qui transmet des informations météorologiques, soit en tant que ballon témoin pour montrer la direction et la vitesse du vent. Le ballon, gonflé avec un gaz léger (hydrogène, hélium, ammoniac ou méthane), se dilate à mesure qu'il monte dans l'air raréfié. Lorsque le diamètre a augmenté de trois à six fois (c'est-à-dire que le volume a augmenté de 30 à 200 fois), l'enveloppe éclate et le ballon se détruit. Le ballon plastique (habituellement du polyéthylène) à pression nulle (ballon ouvert) est utilisé pour emporter des instruments scientifiques à un niveau de densité déterminé. Le ballon en plastique n'est que partiellement empli de gaz lors du lancement. À mesure qu'il s'élève, le gaz en expansion gonfle peu à peu l'enveloppe. Une valve permet d'éliminer l'excédent de gaz lorsque le ballon a atteint son altitude d'équilibre de sorte qu'il cesse de monter. Lorsque le Soleil se couche, le gaz refroidit, son volume décroît et le ballon redescend au sol, à moins de lâcher du lest. Le ballon pressurisé est un ballon non expansif, scellé pour empêcher la perte de gaz. Lorsqu'il atteint son altitude d'équilibre, le gaz se trouve pressurisé. Les variations de température causées par le Soleil vont modifier la pression interne du gaz, mais le volume du ballon ne changera pas. Tant que le ballon reste sous pression, il continue donc de flotter à un niveau de densité constante prédéterminé. La plus haute altitude atteinte par un ballon scientifique non piloté est de 51 850 m lors d'une ascension réalisée à partir de Chico en Californie en octobre 1972. Dans le monde entier, des ballons-sondes effectuent chaque jour plus de mille mesures des vents, de la pression, de la température et de l'humidité dans la haute atmosphère. Ces ballons sont tous lancés depuis la terre ferme, ce qui signifie que les conditions atmosphériques ne sont correctement mesurées par ballon que sur moins de 20 p. 100 du globe. Pour obtenir une couverture complète des océans, des ballons spéciaux sont testés dans l'hémisphère Sud. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.