Wie hoch steigt ein Heliumballon und kann er ins Weltall fliegen?
Ich möchte einen mit Helium gefüllten Ballon in den Himmel steigen lassen. Mein Traum ist, dass der Ballon die Atmosphäre verlässt und ins Weltall schwebt, vielleicht sogar in Richtung Mond. Doch meine Cousine meinte, dass Heliumballons wegen fehlendem Atmosphärendruck nach ungefähr 1-2 Kilometern explodieren würden. Stimmt das? Wenn ja, warum passiert das? Und wie hoch kann ein Heliumballon tatsächlich steigen?
5 Antworten
Selbst bei massiv überdimensionierten und relativ ausdehnungsstabil nur teilbefüllten Forschungsballons in Leichtbauweise ist bei etwa 30 bis max. ca. 60 KM Schluss im Aufstieg, weil dann das Gewicht der Ballonhülle und derer Anhängsel das dort oben herrschende spez. Auftriebsgewicht des Füllgases irgendwann physikalisch für weiteren Auftrieb "hemmen" würden.
Wissenschaftliche Forschungsballons für Hochatmosphärenforschung haben teilweise Hüllen die per m2 Material noch leichter als der dünnste Müllbeutel sind, aber maximale Füllvolumina von tausenden m3 Füllgas haben.
Zum Start auf dem Erdboden bei etwa 1 Bar Umgebungsdruck werden diese Riesenballons jedoch nur zu etwa 5-10 % Helium und nur sehr leichter Anhängelast vorgefüllt, womit sie zum Start eher wie ein ganz langer und zerknüllter Folienschlauch mit einer nur recht kleinen Gaskugel ganz oben aussehen, um dann in mehreren dutzend Kilometern Steighöhe zunehmend Ballonförmig mitteils mehreren Dutzend Metern Höhe und Durchmesser voll expandiert beobachtbar zu sein. (Teils noch erheblich größer als Heissluftballons)
Ballone steigen nur, weil die Luft um sie herum schwerer ist als sie und sie nach oben drückt. Das nennt man Auftrieb. Ohne Luft kein Auftrieb.
Je geringer der Außendruck, desto größer die resultierende Kraft von innen auf die Ballonhülle, die sich ausdehnt. Wetterballone zB starten recht schlaff und klein, steigen mit den Messgeräten auf und platzen schließlich, dann werden die heruntergefallenen Messgeräte eingesammelt und ausgewertet - bevor man ständige Telemetrieverbindung zu den Messgeräten hatte, war das die einzige Möglichkeit.
Ob der explodiert oder nicht - das ist bauartbedingt. Der steigt solange auf, wie sein Inhalt (Helium) (Masse Helium in Volumen Ballon) leichter ist, als das gleiche Volumen der Außenluft in Volumen. Dort schwebt er so lange, bis sich was ändert. Kann ein Loch, Temperatur oder sonst was sein.
Ohne Außenluft geht das nicht, weil Vakuum nichts wiegt, also immer leichter ist als Helium.
Der Heliumballon hat eine geringere Dichte als die Luft in den unteren Schichten der Atmosphäre und erfährt dort deshalb einen Auftrieb wie z.B. ein Stück Holz im Wasser. Das Holz steigt im Wasser nur bis zur Wasseroberfläche auf und der Heliumballon nur bis zu dünneren Luftschichten in etwa 30 km Höhe.
Die Vorstellung von der Ballonfahrt im luftleeren Weltraum ist so abartig wie die Vorstellung von der Weltraumreise mit dem fliegenden Teppich.
Der Helium-Ballon steigt gemäss dem Archimedischen Prinzip so hoch, bis die Dichte des Heliums im Inneren der Dichte der verbliebenen Restluft ausserhalb entspricht - abgesehen vom Gewicht der Ballonhülle…