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Ballons-pilotes

Comme leur nom l'indique les ballons-pilotes sont des ballons de petites dimensions utilisés pour établir préalablement le chemin d’aérostats plus volumineux. Ainsi conçus ces ballons remontent à l’origine même de l’aérostation. En particulier, au siège de Paris (1870) des ballons-pilotes précédèrent le départ des ballons montés historiques.

A vrai dire les ballons-pilotes utilisés dans un but scientifique sont les contemporains des ballons-sondes et l’idée des uns fit naïître celle des autres, surtout après la généralisation des visées et l'adoption du caoutchouc comme enveloppe élastique. Mais en 1902, R. Assmann laisse entrevoir que des ballons en caoutchouc s'élèvent avec une vitesse sensiblement constante (1). En 1903, Hergesell propose une formule théorique donnant la vitesse ascen-

(Pts sionnelle de pareils ballons: V — Vog/ Po et calcule le rap- P'

port + pour les différentes altitudes (2). La formule d'Hergesell

devait être soumise à des vérifications expérimentales ; elles eurent lieu à l'air libre à Strasbourg, en utilisant la plate-forme de la cathédrale (3) ou par doubles et triples visées (4). La constance approchée de la vitesse fut aussi recherchée dans les en-

(4) Voir comptes-rendus de la Conférence de Berlin. 1902.

(2) L'établissement d'une pareille formule est détaillé dans l’illustrierte aeronautische Mitteilungen. 1903, page 163.

(3) On mesurait le temps qu’un ballon mettait pour arriver au niveau de la plate-forme.

(4) Rorzozz. Zur Verwendung von Pilotballonen im Wetterdienst, 1912, Springer in Berlin,

droits clos par de Quervain dans l’église cathédrale de Zurich, par Hergesell dans la Bibliothèque universitaire et régionale de Strasbourg, par Hesselberg et Birkeland dans une église de Christiania.

Il résulte de tous les travaux entrepris à ce sujet que la vitesse ascensionnelle des ballons en caoutchouc présente des problèmes et que la constance entrevue n’est pas entièrement réalisée. Toutefois, dès 1905, les sondages par ballons-pilotes se généralisèrent. A Strasbourg de tels ballons sont visés dès mars 1905 avec le théodolite de Quervain. En 1906 les visées se pratiquaient en différents points de l'Allemagne, en Suisse, en France, en Angleterre, etc., En août 1907 la haute atmosphère était explorée en Egypte, par ballons-pilotes (1). Le 31 janvier 1908 on lança à Aiïix-la-Chapelle le premier pilote de nuit avec lumière électrique intérieure (2)

Les grands services que cette méthode rapide de exploration de la haute atmosphère a rendus pendant la guerre sont connus ; la preuve en est dans la rapide multiplication des postes de sondage. Dès le début les Cies d’aérostiers sont pourvues d’un de ces postes et les batteries de canonniers marins leur demandent aussitôt la mesure du venten altitude: Au mois de mars 1916 l’artillerie réclame des postes de sondages. Satisfaction leur est donnée aussitôt et à la fin de 1917 plus de 60 postes étaient spécialement affectés à l'artillerie (3).

I. — LE SONDAGE PAR BALLON-PILOTE. — Admettons pour l'instant, comme on le fait d'ordinaire qu’un petit ballon de caoutchouc, gonflé d'hydrogène et possédant une force ascentionnelle connue, soit 150 grammes, s'élève avec une vitesse constante de 200 mètresminute. Ce ballon est suivi avec le théodolite spécial donnant toutes les demi-minutes son azimut et sa hauteur angulaire. Il est donc possible de trouver la projection horizontale de la marche d’un tel ballon.

Supposons en effet que le ballon parti de A (fig. 1) soit visé dans un azimut à une hauteur connue h sous un angle +

On a AC —h cotg +. Si donc on porte, chaque demi-minute, dans

(4) Illustrierte aeron. Mitt. 1908 p. 48. :

(2) Deutsche Zeitschrift für Luftschiffahrt. 1910, n° 20, p. 38. (3) Bulletin de la météorologie aux Armées. Janvier 4918.

l'azimut trouvé des longueurs proportionneiles aux différentes valeurs de AC on obtiendra aisément une projection horizontale de la marche du ballon {fig 2). De cette{ projectionfil est facile de

FiG. 1 À FiG. 2

conclure à la vitesse et à la direction moyennes du vent aux différentes altitudes.

Avec un personnel suffisant et expérimenté, un sondage jusqu’à 6000 mètres peut être exécuté en moins d’une heure et les résultats transmis dans toutes les directions par T. S.F. Il n’est pas rare d'atteindre 10.000 et 15.000 mètres par temps clair et vents modérés. Le 9 mars 1918 j'ai pu suivre un ballon pilote jusqu’à 27.600 m. de hauteur, la dernière visée donnant une projection horizontale de 78.350 m. Les qualités optiques du théodolite prolongent naturellement la durée du sondage et permettent d'excellentes visées.

Les données d’un sondage par ballons-pilotes dépendent de deux facteurs. |

Dans l'expression AC — h cotg + la projection horizontale dépend de l’angle + (1) et surtout de la hauteur verticale h.

Arrêtons-nous sur l’exactitude de l'altitude h qui dépend de la constance de la vitesse ascensionnelle du ballon.

IT. — VITESSE ASCENSIONNELLE DES BALLONS-PILOTES. — L’exactitude du graphique construit d’après les données d’une visée de ballon-pilote dépend non seulement de l’approximation des lectures faites sur les verniers, mais aussi de la constance de la vitesse ascensionnelle.

Nous avons admis jusqu'ici que la vitesse verticale du ballon était une constante ; or la constance de cette vitesse est l’élément fondamental du sondage à un seul théodolite, d’où l'intérêt qui résulte d’une détermination exacte de cette donnée.

(4) Voir pour les erreurs de lecture concernant l’angle « : Cave, The structure of the atmosphere in clear weather. 1912.

Le résumé de quelques travaux montrera que la question est loin d’être résolue à fond.

Nous avons vu que dès 1905 on cherchait à déterminer à Strasbourg la vitesse ascensionnelle des ballons-pilotes. On expérimenta d'abord dans des lieux fermés.

Les premiers travaux systématiques sur la vitesse ascensionnelle d’une sphère sont de A. de Quervain dans la grande nef de la cathédrale de Zurich (1) ; ils aboutissent à la conclusion sui-

vante: V—=K AS V=— vitesse ascensionnelle, A — force ascensionnelle.

A la suite d'expériences réalisées à Strasbourg, en 1908, Hergesell cherche aussi une relation entre la vitesse ascensionnelle d’un ballon, son poids, et sa force ascensionnelle.

Les expériences d’'Hergesell, quoique sujettes à critique (2), ont servi longtemps, d’une manière presque exclusive à la mesure des vitesses ascensionnelles, il est donc utile d'indiquer comment il a exprimé ses résultats.

Une vitesse ascensionnelle constante exige qu’à tout instant la résistance de l’air R soit égale à la force ascensionnelle A du ballon ; donc A —=R.

Mais la résistance de l’air est fonction de la section du ballon S et de sa visite ascensionnelle. On peut donc poser :