Dirigibili, aerostati e mongolfiere

dirigibili, aerostati e mongolfiere

Mezzi volanti più leggeri dell'aria

I dirigibili, gli aerostati e le mongolfiere sono fondamentalmente dei palloni, usati come mezzo di trasporto, che vengono gonfiati con un gas più leggero dell'aria. In questo modo acquistano una spinta verso l'alto che consente loro di innalzarsi, galleggiando nell'aria. Nel caso dei dirigibili, la propulsione in orizzontale è prodotta da un motore funzionante a elica. Al contrario, aerostati e mongolfiere non dispongono di alcun motore e si affidano alle correnti d'aria per il loro volo. Nelle mongolfiere si utilizza l'aria calda, mentre nei palloni aerostatici sono usati altri gas più leggeri dell'aria

Un principio antico

Mongolfiere e dirigibili galleggiano nell'aria, secondo la legge di Archimede. Questa legge afferma che ogni corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto pari al peso del volume del fluido spostato. La legge vale tanto per una barca che galleggia in acqua quanto per un dirigibile che si muove nell'aria, perché anche quest'ultima è un fluido. La spinta prodotta riesce a far galleggiare un oggetto se la densità di quest'ultimo, ossia il rapporto tra la sua massa e il suo volume, è inferiore alla densità del fluido in cui si trova. In altre parole: un dirigibile galleggia e si spinge verso l'alto quando la sua densità complessiva è minore di quella dell'aria. Perché questo avvenga il pallone deve essere gonfiato con un gas più leggero dell'aria, come l'elio, l'idrogeno, il metano o altri tipi di gas. La mongolfiera, invece, galleggia perché l'aria che si trova all'interno del pallone viene riscaldata da una fiamma: l'aria calda, infatti, è più dilatata e ha una densità inferiore rispetto a quella dell'atmosfera che si trova a una temperatura più bassa.

Navi volanti e galli in alta quota

Il primo a pensare di utilizzare la legge di Archimede per costruire una 'nave volante' fu il gesuita Francesco Lana, che nel 17° secolo descrisse un'imbarcazione equipaggiata con grandi sfere di rame che, una volta svuotate con un'apposita pompa dell'aria contenuta al loro interno, l'avrebbero fatta librare in aria. In realtà, le forze in gioco non sarebbero state sufficienti a fare innalzare questo velivolo, ma il principio di Lana era fondamentalmente corretto. I veri inventori della mongolfiera, che prende il nome proprio da loro, furono i fratelli Jacques-Étienne e Joseph-Michel Montgolfier che, nel 1782, costruirono la prima mongolfiera con un cubo di seta che si sollevò fino al soffitto grazie all'aria calda. Nel 1783 il loro pallone aerostatico raggiunse quasi i 2.000 m. Il 19 settembre utilizzarono come equipaggio per il volo un montone e un gallo che decollarono dal castello di Versailles.

Sfere e corde

L'aerostato e le mongolfiere hanno una forma sferica, che permette di racchiudere un volume maggiore di gas a parità di superficie. In altre parole, si utilizza poco tessuto per imprigionare una grande quantità di fluido. Il tessuto deve essere leggero e impermeabile ai gas. In passato si è utilizzata anche la carta oleosa, ma oggi si preferiscono materie come il polietilene o altri tessuti in fibre sintetiche.

La navicella su cui si trovano le persone o gli oggetti trasportati è collegata all'involucro dell'aerostato da una serie di cordicelle, che si congiungono a una fitta rete che circonda il pallone. In questo modo si ottiene una pressione minima sulla superficie dell'involucro, che è molto fragile. In molti casi si utilizza anche una corda che pende dalla navicella: questa, con il suo peso e la resistenza offerta all'aria, aumenta l'equilibrio e permette anche piccole regolazioni dell'altezza di navigazione, ottenute semplicemente srotolando un po' di corda o riportandola a bordo. Per regolare l'altezza a cui si naviga si riempie e si sgonfia l'intero involucro, oppure alcuni palloni di minori dimensioni contenuti all'interno del pallone principale. Nel caso delle mongolfiere si riscalda l'aria a temperatura maggiore o minore, a seconda dell'altezza cui si vuole salire.

I palloni aerostatici sono attualmente molto utilizzati in campo scientifico, in particolare nella meteorologia. Grazie alle eccezionali altezze che possono raggiungere, anche decine di chilometri dalla superficie terrestre, consentono di effettuare misurazioni precise sulla composizione atmosferica. Un altro uso particolare degli aerostati è quello bellico, come barriere antiaeree: una fitta serie di palloni sospesi crea una barriera per gli aerei che non possono quindi oltrepassare una certa area.

Tragedie e dirigibili

I dirigibili si caratterizzano essenzialmente per la forma allungata del loro pallone, simile a quella di un sigaro, che dà loro una precisa direzione di marcia, a differenza di quanto avviene con le mongolfiere. I dirigibili possono essere o a struttura semirigida o di tipo floscio, a seconda che l'involucro contenente il gas sia dotato o meno di un proprio scheletro. La locomozione dei dirigibili è affidata a un motore che muove una o più eliche. Grazie al loro notevole volume (sono stati costruiti dirigibili che raggiungevano i 200.000 m³), i dirigibili possono trasportare grandi quantità di materiali o di persone, tanto che per molto tempo si pensò a essi come a veri e propri transatlantici dell'aria. Purtroppo, la storia di questo mezzo di locomozione è stata contrassegnata da una serie di tragedie che ne hanno limitato l'utilizzo. In particolare, nel 1937 il gigantesco dirigibile tedesco Hindenburg, modello Zeppelin a struttura rigida, prese fuoco durante l'atterraggio a Lakehurst, nel New Jersey, causando la morte di 36 persone. Il velivolo era considerato l'orgoglio dell'aviazione tedesca e svolgeva regolare servizio passeggeri tra la Germania e gli Stati Uniti.

Questa sciagura dimostrò definitivamente la pericolosità dell'idrogeno come gas per il riempimento dei palloni a causa del rischio di incendio, e fece decisamente orientare lo sviluppo dell'aviazione verso gli aeroplani.

In Italia, sono famose le imprese scientifiche del colonnello Umberto Nobile che nel 1926 con il dirigibile Norge sorvolò il Polo Nord, insieme al famoso esploratore Roald Engelbert Amundsen. Nel 1928 Nobile organizzò una seconda spedizione con un dirigibile più grande, chiamato Italia. Dopo aver raggiunto il Polo Nord, il 25 maggio, il dirigibile precipitò sul pack. I sopravvissuti si rifugiarono sotto una tenda rossa, che era stata preparata come riparo per l'atterraggio sul Polo. I soccorsi internazionali si misero in moto quasi subito, ma solo dopo 48 giorni i membri superstiti dell'equipaggio furono recuperati.

I record delle mongolfiere

Ancora oggi le mongolfiere consentono di effettuare record sportivi. Nel 1999 lo svizzero Bertrand Piccard e l'inglese Brian Jones sono riusciti, per esempio, a compiere per la prima volta il giro del mondo a bordo dell'aerostato Breitling orbiter 3, impiegando 19 giorni e 21 ore. Il miliardario americano Steve Fossett è riuscito invece, al sesto tentativo, a effettuare il giro del mondo in solitaria, con la sua mongolfiera Spirit of freedom, un veicolo ipertecnologico alto quasi 50 m e largo 20, impresa che ha compiuto in poco più di 13 giorni.

Verne e le mongolfiere

Il grande romanziere Jules Verne, nato a Nantes nel 1828, iniziò la sua carriera di scrittore pubblicando nel 1863 il romanzo Cinque settimane in pallone, dove racconta l'esplorazione dall'alto dell'Africa.

Analogamente, nel libro L'isola misteriosa, i cinque protagonisti, prigionieri nordisti nella guerra di secessione americana, fuggono utilizzando un pallone aerostatico e finiscono nell'isola a cui si riferisce il titolo del romanzo. Così pure, tra i mezzi utilizzati dall'inglese Phileas Fogg per vincere la scommessa ne Il giro del mondo in 80 giorni non poteva mancare certo la mongolfiera.