Vetypallon symmetriassa on sen salaisuus

Tieteellinen vetypallo
Kuva I

Kun puhutaan esimerkiksi kuuluisan ilmapurjehtijan Andrén kohtalosta hänen pudotessaan maahan ja menehtyessään tuolla kuuluisalla ilmapallomatkalla kohti Pohjoisnapaa. Syynä tuohon putoamiseen oli se, että hänen vetykaasulla täytetty pallonsa ei ollut oikeastaan tarpeeksi symmetrinen, eikä Andrélla ollut mitään mahdollisuuksia päästä takaisin, koska hän ei ollut varautunut tähän maahansyöksyyn, kuten olisi luullut tuollaisen miehen valmistautuvan. Hänellä ei ollut mitään varajärjestelmiä mukanaan, ja itse kyllä olen sitä mieltä, että tuolloin 1800-luvulla ei paristiteknikka ollut sitä tasoa, että luotettavaa elektrolyysilaitteistoa olisi edes voitu kuljettaa mukana, ja mitään keveää tuuligeneraattoriakaan ei tuolloin ollut olemassa, joten ensimmäinen vaihtoehto, missä tuohon tyhjentyneeseen ilmapallon olisi tuotettu vetyä elektrolyysin avulla on kyllä puhdasta spekulaatiota, eikä tuolloin ollut realistista mahdollisuutta rakentaa oikeasti  toimivaa ja luotettavaa elektrolyysilaitteistoa, mitä olisi voitu käyttää tuolla kaukana pohjoisessa.

Tuolla kaukana puhjoisella jäämerellä ketään muita ei ollut paikalla auttamassa, ja nuo generaattorit eivät silloin mitään kovin kevyitä laitteita olleet. Eikä pulloihin pakattu varavety olisi ollut myöskään kovin järkevä vaihtoehto, koska tuon ajan pullot saattoivat tyhjentyä yllättäen, koska silloin venttiilit eivät olleet samaa tasoa kuin nykyään. Nykyäänkään ei voida taata sitä, että venttiili toimisi oikein, jos kaasupullo nostetaan yläilmoihin, koska tuolloin paine-ero sekä sen kautta myös venttiiliin kohdistuva rasitus kasvaa paljon suuremmaksi, kuin mitä se on meren pinnassa.

Ilmalaiva hindenburgin tuho vuonna 1937
johtui siitä että alusta ilmassa kannattavan
 vedyn sekaan oli päässyt happea, joka sitten
syttyi pienestä kipinästä.
Kuva II

Eli hänellä ei ollut käytössään varapalloa eikä edes vedyntuotto järjestelmää, eli elektrolyysilaitteistoa, jolla tuo ilmaan päästetty vety olisi voitu korvata. Tai varalla olisi pitänyt mieluummin käyttää tehottomampaa mutta varmempaa kuumailmapalloa, jonka polttoaineena olisi voitu käyttää luonnosta löydettyjä naavoja sekä jäkäliä, jotka olisivat sitten saaneet tuon välineen nousemaan ilmaan, vaikka vety olisi loppunut, ja tuota varapalloa olisi voitu käyttää laavuna. mutta jos kumiseen ilmapalloon tuli vuoto, niin silloin sitä ei olisi voitu täyttää Andrén välineillä. joten huonon valmistautumisen  takia tuota retkeä hiukan ihmetellään

Vetypallon ongelma oli se, että tuo valine oli valmistettu kumista, joka ei kuitenkaan ollut tasaisen paksua, ja vaikka se normaalissa ilmanpaineessa vaikutti pallolta, alkoi se sitten korkeammalla pullistella verkkomaisen suojakudelman sisällä, mikä sitten saattoi aiheuttaa vaaratilanteita sekä pelkoa, mikä sai Andrén sitten päästämään kaasua pois. Nykyään nuo ennätyskorkeutta varten valmistetut kaasupallot mitä käytetään meteorologisiin tutkimuksiin pakataan yleensä toisen, yleensä kankaasta valmistetun pallon sisään, mikä tietenkin auttaa niitä pysymään muodossaan, ja yhä enemmän käytetään myös avaruudessa täyteen puhallettavista  Echo-satelliiteista tuttua, alumiinilla päällystettyä mylar-palloa, joka on valmistettu äärimmäisen tasapaksusta materiaalista, ja joka on myös äärimmäisen tiivis. Tuo satelliitti oli aikoinaan pelkkä mylar-pallo, ja sitä on ajateltu käyttää myös pysyvien avaruusasemien suunnitelun pohjana, koska noiden puhallettavien mylar-pallojen voidaan valmistaa valtavia pallomaisia asemia, joihin voidaan luoda keinotekoinen painovoima pyörimisliikkeen avulla.

Moderni ilmalaiva
Kuva II

Tuo alumiinipinnoite tarvitaan muuten siksi, että pallon sisällä oleva vety ei kuumene liikaa, jolloin kaasun paine pysyy aisoissa. Ja noiden verraten isojen vetypallojen täyttäminen tehdään siten, että pallo viedään ensin tyhjiökammioon, missä siitä poistetaan kaikki ilma, ja tilalle puhalletaan puhdasta vetyä, mikä ei yksin ole räjähtävää. nimenomaan kaasutankkiin jäänyt happi aiheutti ilmalaiva Hindenburgin tuhon vuonna 1937, ja jos kaikki kaasu olisi poistettu tuolloin tankista, ennen kuin vetyä aletaan siirtää siihen, niin tuo ilmalaiva ei olisi räjähtänyt.

Puhun tässä samalla myös ilmalaivoista, koska ne ovat pohjimmiltaan vain moottoreilla varustettuja ilmapalloja.  Nykyaikaisissa mylar-ilmalaivoissa sekä ilmapalloissa noiden kaasutankkien täyttämiseen erityistä tekniikkaa, mikä on kehitetty nimenomaan raketteja varten. Siinä kaikki ilma poistetaan ennen kuin tankkiin aletaan siirtää nesteytettyä tai kaasumaista vetyä, joka sitten nostaa ilmalaivan ylös maasta.

Echo- satelliitti oli oikeastaan pelkkä
mylar pallo, joka puhallettiin täyteen
avaruudessa.
Kuva III

Nesteytetyn vedyn käyttö on turvallisempaa siksi, että se ei aiheuta pilveä, joka voi räjähtää, mutta toki tuo ilmapallon täyttö voidaan tehdä ulkoilmassa. Toisaalta tuolloin ei kaasunpoisto ole niin tehokasta ja varmaa kuin tyhjiökammiota käytettäessä, ja nuo ilmalaivat voivat lentää yli 30 kilometrin korkeudessa, ja käyttää hybridivoimanlaitetta, eli yöllä se käyttää normaaleja dieseleitä tai diesel-sähköisiä järjestelmiä, joissa dieseleillä pyöritetään generaattoria, mistä johdetaan virtaa sen potkureita pyörittäville sähkömoottoreille, ja päivällä voidaan sitten käyttää aurinkovoimaa, mikä pidentää tietenkin sen toiminta-aikaa. Ja myös polttokennoja voidaan käyttää tuon sähkövoiman kehittämiseen.

Nuo ilmalaivat voivat tarjota esimerkiksi jatkettua kommunikaatiokapasiteettia kriisialueille, tai ne voivat toimia suurella korkeudella olevina tarkkailuasemina, joissa on sekä tutka- että infrapunalaitteita, joilla ne valvovat tiettyjä alueita. Eli ne voivat olla jatkuvasti paikallaan jopa vuosia kerrallaan, tai niitä voidaan siirrellä tarkkailu- sekä kommunikaation tarpeen mukaan paikasta toiseen. Eli niissä voi olla sekä GSM-tukiasemia että myös kameroita, joilla nämä laitteet näkevät esimerkiksi kaikki yleisökeskittymät jollain alueella, ja tuota tietoa voivat turvallisuusviranomaisten lisäksi hyödyntää myös markkinointiasiantuntijat, jotka voivat yleisön kerääntymisestä tietylle alueelle esimerkiksi festivaaleilla päätellä millainen musiikki tai tuote sitten myy jatkossa, joten sitä musiinkin tai muiden tuotteiden lajia tietenkin lisätään, mikä yleisöä kiinnostaa. Ja samoin turvamiehet näkevät silloin, missä on uhkaava mellakka lähellä.

ilmailukokeiluja.blogspot.fi

Ilmapallolla maailman ympäri sekä korkealle stratosfääriin

NASA:n kokeellinen ilmapallo
Kuva I

Tässä on joku sitten lentänyt ilmapallolla maapallon ympäri. Kun ilmaa kevyemmällä aluksella suoritetaan ultrapitkiä tehtäviä, niin silloin pitää valmistaa erittäin kestävä sekä varmatoiminen ilmapallo, jolla voidaan sitten manööveroida tehokkaasti. Kun tuollainen täysin tuulen vietävänä oleva alus  päästetään irti, niin ongelma on siinä, että sopivan tuulen pitää kestää koko lennon ajan, ja paras kohta tähän yritykseen tietenkin on päiväntasaaja, jossa pasaatituulet kuljettavat tuota ilma-alusta koko matkan. Mutta ongelmia tietenkin tulee tuon pallon kanssa, eli kuumaa ilmaa käytettäessä tietenkin on mahdollista säätää korkeutta käyttämällä gondolin ulkopuolella olevaa liekkiä.

Jos ei ihmisistä välitetä mitään, niin  RTG:n eli RadioTermoGeneraattorin avulla voidaan käyttää kuumailmapuhallinta, jolla tuo ilmapallo saadaan nousemaan ylös, mutta yleisen vastarinnan takia tuota voimanlähdettä ei ehkä kuitenkaan realistisesti voida harkita ilmakehässä toimivien ilmapalloluotainten voimanlähteeksi, ja niiden käyttö olisi varmasti rajoitettu toisille planeetoille, jos tuollaisia luotaimia tullaan niille joskus lähettämään. Muuten voi NASA:n päämajan edessä olla todella paljon mielenosoittajia, jotka vastustavat ydinvoimaa muutenkin. Ja ajatus siitä, että tuollainen alus ajelehtisi maan ilmakehässä voisi varmasti pelottaa monia.

Tuollaista ultrapitkiin tehtäviin kykenevää ilmapalloa voidaan käyttää esimerkiksi ylemmän stratosfäärin tutkimiseen sekä kokeisiin, jotka tähtäävät tuollaisen ilmapalloluotaimen lähettämiseen toisille planeetoille kartoittamaan niiden kaasukehää. Ja tuolla ylemmässä stratosfäärissä on aika vaikea tehdä tieteellistä tutkimusta, koska se on liian korkealla normaaleille lentokoneille mutta liian matalalla satelliiteille. Näet liian matalan ilmanpaineen takia lentokoneen ohjaimet eivät toimi, ja kuitenkin satelliitit palavat siellä tuhkaksi.

Toisaalta heliumilla tai vedyllä täytetyllä pallolla päästään erittäin korkealle, mikä lisää turvallisuutta levottomia alueita ylitettäessä. Ja jos tuo kaasupallo sitten valmistetaan mylarista tai jostain muusta superkovasta muovista, niin silloin siitä tulee täysin tiivis. Ja toki tuollaisen kaasulla toimivan mylar-pallon korkeuden säätö on myös mahdollista, jos tuo kaasu sitten imetään takaisin kaasusäiliöön, mistä se päästetään takaisin ilmapalloon, jos korkeutta halutaan lisätä. Mikäli tuollaisen ilmapallon kaasujärjestelmästä joudutaan päästämään kaasua pois, voi se kehittää uutta esimerkiksi elektrolyysin avulla, eli tuo ilmapallo pudotetaan lähelle meren pintaa, ja polttokennon avulla sitten tehdään sille uutta vetyä.

Tuollaisia laitteita NASA kehittelee vieraiden planeettojen kaasukehän tutkimista varten, ja tulevaisuudessa ehkä tuollainen ilmapalloluotain vaeltaa Jupiterin kaltaisten kaasuplaneettojen kaasukehässä. Se että millainen tuon luotaimen lentomekanismi on, riippuu siitä, millaiselle planeetalle se lähetetään. Mutta kun puhutaan tuon pallon rakennemateriaalista, niin silloin tietenkin superkova mylar olisi parasta mahdollista raaka-ainetta, koska se on erittäin keveää, ja sen lujuus mahdollistaa erittäin ohuen rakenteen. Ja toki tuollainen ilmapallo saattaa hajota, jolloin varapallo pitää olla saatavilla välittömästi, oli kyseessä joko toisen planeetan kaasukehään lähetettävä ttutkimusluotain, maapallon kaasukehässä operoiva superpitkiin operaatioihin pystyvä säähavaintopallo, tai sitten miehitetty ilmapallo.

Miehitetyn ilmapallon tapauksessa pitää gondolin olla paineistettu, jolloin se muistuttaa enemmän avaruusalusta, ja tarve paineitukseen johtuu siitä, että jos tuo väline käyttää erittäin tulenarkaa vetyä ilmapallon täytteenä, niin sen lentokorkeus nousee yli 30 km, ja tuossa korkeudessa vallitsevat jo avaruuden olosuhteet, joten miehistön täytyy oleskella avaruuskapselissa. Tuo suuri lentokorkeus tietenkin suojaa alusta esimerkiksi vihamieliseltä alueelta mahdollisesti ammutuilta ohhjuksilta, ja jos tuohon ilmapalloon tulee reikä, niin alus voi täyttää varailmapallon merivedestä saamallaan elektrolyysillä erotetulla vedyllä.

ilmailukokeiluja.blogspot.fi