気球

空気より軽い気体を風船に詰め込む事で浮力を得る物体

気球(ききゅう、: balloon バルーン)とは、空気より軽い気体風船に詰め込むことで浮力を得て、空中に上がる物体。バーナーなどで加熱して比重を小さくした空気を利用する熱気球と、同じ温度でも空気より軽い水素ヘリウムを利用するガス気球、両方を併用するロジェ気球がある。

熱気球
夜の熱気球

を利用して空中を移動(飛行)できるほか、地上とロープなどで固定されている繋留気球(係留気球)がある。

概要

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袋状あるいはボール状の入れものの中に、空気より軽い気体が入り、浮力を得る。

歴史

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初期の無人熱気球としては、中国などアジアにおける天灯があるほか、1709年にポルトガル人バルトロメウ・デ・グスマンが実験を成功させた可能性など複数の伝承・記録がある。明確な有人飛行の記録としては、1783年にフランスモンゴルフィエ兄弟が熱気球で有人飛行を成功させたことが挙げられる。以降19世紀にかけて、フランスを中心にヨーロッパで気球ブームが起き、主に遊覧飛行や冒険飛行で頻繁に使用された。19世紀半ばに動力を備えた飛行船が、20世紀初頭に飛行機が発明されるとそれらに取って代わられ下火となるが、第二次世界大戦後、熱気球はスカイスポーツ (競技)として復活する。ガス気球は気象観測用のラジオゾンデや、宣伝・広告用のアドバルーンなどとして現代でも利用されている。超長距離の記録飛行の多くにはロジェ気球が用いられてきた。

年表

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モンゴルフィエ兄弟の公開実験(1783年)
 
ジファールの飛行船(1852年)
 
歌川芳虎『風船昇遥図』1872年

分類・種類

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有人気球

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有人気球は人が乗るための気球で、気球の下にバスケットゴンドラを下げ、その中に人が乗り込む。飛行船と違い、横移動するための推進装置は持たないが、意図的な上下移動は簡単にできる(たとえば熱気球の場合、気球下部の穴付近のバーナーの大きさの加減や、バラスト)の投下などによって簡単に、意図的にできる)。上下動は容易にできることを念頭においた上で、周囲の多様な風向風速をよく読みとって(たとえば短いリボンなど軽いものなどを落とした時のそれの流され方、周辺の草木の揺れる向きや風紋の現れかた、付近の様々な高度の動く方向、地形によって向きの異なる風などを観察し)、なおかつ 風の先読み(予測)も加えつつ、高度の調整(上昇・下降)を行うことで、風を選んで風に乗ることもでき、ベテランであれば、ある程度意図した方向へ移動することはできる。とはいえパイロットの技量や気象に大きく左右され、細かい運行予定は立てられず、試行錯誤のともなった長時間の移動になりがちで、気象によってはベテランでも全然うまく行かないこともあるので、貨物運搬や定期便などの目的には適さない。

かつて有人飛行は、偵察など軍事目的に盛んに使用されていた。有人飛行は、近年では軍事用途ではほぼ用いられなくなり、レジャーとしての遊覧飛行のほうが盛んであり、(熱気球の本拠地であるフランスなどを最たる国として)熱気球競技も盛んで世界各国から参加者が集い、日本では北海道で盛んである。あとはパラシュートによる降下訓練など用途は限られる。

有人気球は、航空機としての分類としては軽航空機(LTA; Lighter-Than-Air)に分類される。熱気球を操縦する人は他種の航空機同様にパイロット(操縦士)と呼ばれる。航空機の一種であるため操縦資格と機体記号、無線機器の搭載が必要であるが、多くの国では航空当局ではなく委託された民間団体が窓口として技能証明書の発行や機体記号の管理を代行している。

進行方向は「風まかせ」になってしまう欠点を補うためにエンジンプロペラなどの推進装置を加えたものが飛行船である。浮揚の原理は同じではあるが、任意の方向に移動できるため気球とは法的に区別されており、飛行船の操縦には当局直轄のによる国家資格が必要となる。

無人気球

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無人気球は、高層大気などを観測する気象観測や、X線や赤外線による天体観測オゾン層の観測等に盛ん使用されている。酸素よりも塩素と化合しやすいナトリウム蒸気を成層圏で放出して塩素原子を吸着することによりオゾン層を修復する試みもある[5]

航空法規

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国ごとに法規上の扱いに違いはある。

日本では「空中障害物」として扱われ、気球を飛行させることについての国家資格は無いが航空法に基づき、気球を飛行・浮遊させる空域によっては、飛行・浮遊させる事が禁止される場合、または飛行・浮遊させる場合に事前に国土交通大臣への届出が必要な場合がある(制限表面)。また、操縦装置を有する気球は有人・無人に関わらず、小型無人機等飛行禁止法により、国の重要施設等と周辺の上空は飛行を禁止される場合がある。他には、災害発生時に緊急用務空域が指定された場合、気球の飛行に際して一時的に許可または通報が必要となる。機体記号と操縦資格について国土交通省ではなく日本気球連盟が管理しており、技能証明として「熱気球操縦士技能証」を発行している。

開発

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気球の開発には継ぎ目等の強度を試験する為に縮尺模型に水を入れて試験を行う[6][7]

用途

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軍事用気球(偵察用気球、着弾観測気球、阻害気球など)

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日露戦争では日露両軍とも気球を利用した(遼陽会戦におけるロシア帝国軍の観測気球)
 
普仏戦争におけるクルップの対気球砲

気球はかつて盛んに軍事利用された。

『三国志』では諸葛亮孔明が発明した天灯(孔明灯)を通信のために打ち上げてたとされる[8]。モンゴル軍も参考にして、ポーランドでのワールシュタットの戦いで使用したとされる[9]

観測気球

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初期の最も一般的な軍事用途は、高所から敵情を把握する偵察用や、大砲の砲弾が目標物に当たったか、どの程度外れたかを上空から観察する弾着観測用であった。航空機がなかった19世紀後半や、20世紀初期の戦争でも気球は盛んに観測や偵察に利用された。洋上で運用する気球母艦もかつて存在した。

対気球用兵器として砲や重機関銃が利用されたが、当時の火砲の性能では相手から目視できる位置で発射する必要があり、車両に搭載するなどして素早く移動できるようになっていた。ブローニングM2重機関銃は、対気球用兵器としても開発されていたものである。

航空機が登場すると有人観測気球は敵戦闘機の格好の目標となる。特に第一次世界大戦では青いアンリオ HD.1で35の観測気球を撃墜し「青い悪魔」と呼ばれたベルギー陸軍航空隊のウィリー・コッペンなど77人もの「バルーンバスター(気球エース)」が誕生し、ル・プリエールロケットなどの専用兵器も現れ、気球の被害が増加し廃れていった。任務は弾着観測機偵察機にとって代わられるようになった。

高高度を長時間飛行させれば、偏西風などの気流を利用して遠方の国の上空へ飛ばすこともできる。中国は偵察衛星と比較して低価格で大量生産が可能であることに目をつけ、地勢的に日本やアメリカなど監視対象国の西に位置し、比較的容易に飛行管理できることもあり、中国人民解放軍は気球や飛行船などを偵察・洋上監視・通信などの分野に利用するため実験を行っている[10]

日本でも2019年頃から[11]本土上空を浮遊する所属不明の気球が複数回目撃確認されているが政府として監視はしても[12]その所属、目的について当時調査はしなかった[13]

2023年2月2日、アメリカ合衆国国防総省は、1月28日アラスカ州アリューシャン列島に設定されているアメリカ防空識別圏に接近、31日かけてカナダ経由でアイダホ州付近でアメリカ領空侵犯が確認された気球を中華人民共和国が偵察気球をアメリカ本土上空へ送り込んでいると発表した。米大統領は2月1日の時点で撃墜を指示していたが、その時点で米本土上空を浮遊していて攻撃したときの落下などによる地上への被害が出る可能性があるため、通過想定される軍事施設などの防諜措置を指示したとみられ[14]低軌道を周回する偵察衛星以上の情報を得られるものではないという見解を示している[15]。なお中華人民共和国外交部は翌3日、気球は気象研究用で、アメリカ上空への到達は予定外で「遺憾」と表明した[16]。しかし、民間用として他国領空侵犯の可能性がある時点で事前通告が必要など国際法に則っても不可解な点があり、翌4日にアメリカのロイド・オースティン国防長官はこの気球をミサイルで撃墜したと発表した[17]。米空軍によるとバージニア州ラングレー空軍基地の第1戦闘航空団のF-22戦闘機が高度58,000フィート(約17,000m)で、高度60,000~65,000フィート(約18,000~19,500m)に浮遊する気球に向けてAIM-9Xミサイルを1発発射。サウスカロライナ州の沖合約6マイル(約9.7キロ)、水深約47フィート(約14.3メートル)の地点に落下し、けが人はなかった。今回の作戦にはマサチューセッツ州空軍F-15C戦闘機米海軍タイコンデロガ級ミサイル巡洋艦フィリピン・シーアーレイ・バーク級ミサイル駆逐艦オスカー・オースチンハーパーズ・フェリー級ドック型揚陸艦カーター・ホールなどが支援部隊として参加し、カナダ軍も気球の飛行追跡を支援したとしている[18]

阻塞気球

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第二次世界大戦頃まで使用された航空機妨害用の係留気球。爆撃隊の予想進路上に多数配置して攻撃を阻害する。水素ガスを入れて引火し易いようになっており(これは気嚢破壊の際に、襲撃機を爆発に巻き込んで墜落させるためである)、ナチス・ドイツの空軍は対気球用に機首へワイヤーカッターを装備したハインケル He111爆撃機さえ投入している。英本土航空戦(バトル・オブ・ブリテン)のロンドン上空や、ノルマンディー上陸作戦時の船団護衛に使用された事で有名である。阻塞気球は航空機の進入が低高度であった頃は有効だったが、後に爆撃高度が成層圏に至るまでになると意味を成さなくなった。

旧日本軍の気球部隊

旧日本陸軍太平洋戦争終結まで気球部隊を運用していた(「気球連隊」参照)。

気球爆弾

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爆弾を下げて敵に損害を与えたり不安を与える目的で放たれる気球。 1849年7月、オーストリア軍がイタリアヴェネツィアに対して気球からの爆撃を試みた(「1840年代の航空」を参照)。また、太平洋戦争で日本軍は無人気球に爆弾を搭載して飛ばし、一部はアメリカ合衆国本土に到達した。この爆弾で数名の民間人が死傷した記録がある。

気象観測用気球

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気象観測に利用される気球で、無人気球であり、ラジオゾンデなどを下げて高層大気の気温・湿度・気圧などを測定するのに活用される。現代では大抵ゴム気球であり、ヘリウムガスや水素ガスを入れる。あらかじめ気球の厚みや中に入れるガスの量を調整して地上から放出・飛揚し、高度30km程度で破裂し、パラシュートで降下する。航空機によりもはるかに低コストで高高度に到達できる。気象観測用の気球は、一般の飛行船や気球とは異なる独自の発展を辿った[19]。特に1920年代末にラジオゾンデが発明されて以来、高層気象観測に欠かせないものとなっている[20]

広告用気球(アドバルーン)

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広告(advertising)のために用いられる気球(balloon)を短縮して「アドバルーン」。派手な色の気球を係留して、人々が思わず見てしまうように仕向けて、バルーンの下に店名や商品名やキャッチコピーなどを下げて、人々の意識に店名・商品名・キャッチコピーなどを刷り込んでしまったり、思わず寄ってきてふと入店するように仕向ける宣伝手法。

プロパガンダ気球

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プロパガンダを人々に刷り込むために利用される気球。韓国の団体によって、朝鮮民主主義人民共和国(北朝鮮)の国民に対して政府への批判を醸成するためのプロパガンダ用のビラを搭載した風船を飛ばされたこともある。

惑星気球

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金星火星といった大気のある惑星宇宙探査機で送り込む気球。様々な案が検討されている[21][22][23]

高高度気球

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宇宙線オゾン層、気象観測等の調査に用いられる。大気の影響の少ない高高度に長時間滞在できる気球の利点を活かして赤外線やX線による天体観測も行われる。

ゼロ・プレッシャー気球

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昼間、太陽光で加熱され内部の浮揚ガスが膨張した場合逆止弁を介してガスを放出する。夜間、浮揚ガスが収縮して浮力が減るとバラストを投下するこれを繰り返すことにより、一定の高度を維持する。日本軍の風船爆弾がこの機構を採用し、アメリカ本土へ到達させた。

スーパー・プレッシャー気球

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浮揚ガスが膨張しても放出しない構造の為に強度の要求水準がゼロプレッシャー気球よりも高い。浮揚ガスを放出しない為に長期間高高度を維持できる[24]地球の大気圏だけでなく金星火星の大気での長期間の観測に使用する計画もある[25]

FNRS-1

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FNRS-1オーギュスト・ピカールの開発した気球である。1931年5月27日宇宙線オゾンを研究するために、自らが設計した水素気球に乗ってドイツのアウクスブルク上空16,000 mの成層圏に達した。これは世界初の気球による成層圏到達であり、ピカールはこの業績によりハーモン・トロフィーを獲得した。この気球は直径30mと大型のもので、地上と上空の気圧の差を巧みに利用したものであった。1932年8月18日にはFNRS-1で自らの高度記録を更新している。彼はその後も気球に乗り続け、計27回の浮上の最高記録は23,000mであった。

その後、ピカールは気球の原理を応用した深々度潜水艇バチスカーフを建造している。

その他

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気球にエンジン操縦席プロペラを付けた半部飛行船のような気球もある。

成層圏飛行

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アメリカのベンチャー企業ワールドビュー社は、6人乗りゴンドラを高度30kmの成層圏まで上昇させる気球を開発し、早ければ2019年にツアーを開始するため準備を進めている。高度100km(カーマン・ライン)以下であるため厳密には宇宙旅行ではないが、宇宙飛行士が見るのと近い地球を眺めることができる[26]

気球メーカー

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気球のイベント

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佐賀インターナショナルバルーンフェスタ

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佐賀県で毎年10月下旬から11月上旬にかけての1週間に開催されるアジア最大級の気球のイベント。

バルーンイリュージョン

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ツインリンクもてぎで毎年11月に開催される。

気球に関する作品

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小説

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児童文学

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絵画

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楽曲

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アニメ

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ゲーム

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映画

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脚注

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注釈

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  1. ^ 作家丹羽文雄とは同姓同名の別人。

出典

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  1. ^ 民間航空の全面的禁止を指令(昭和20年11月19日 朝日新聞)『昭和ニュース辞典第8巻 昭和17年/昭和20年』 (毎日コミュニケーションズ刊 1994年)p.260
  2. ^ [1][リンク切れ]
  3. ^ “無人気球到達高度の世界記録更新について”. JAXA. (2013年9月20日). https://www.jaxa.jp/press/2013/09/20130920_ballon_j.html 2014年5月26日閲覧。 
  4. ^ Google幹部のAlan Eustace、地上40キロから飛び降りてパラシュート降下高度の世界記録を更新」businessnewsline(2014年10月25日)
  5. ^ ※記事名不明※『朝日新聞』夕刊1999年3月10日
  6. ^ 西村純, 太田茂雄「気球の水モデル破壊テスト (大気球特集号)」『東京大学宇宙航空研究所報告』第3巻2_B、東京大学宇宙航空研究所、1967年6月、379-384頁、ISSN 05638100NAID 110000196883。「資料番号: SA0125001000」 
  7. ^ 『気球をとばす 』岩波書店
  8. ^ 「空襲」でパンタグラフ爆発・・・中秋節の「孔明灯」、その他の事故もあり運転見合わせ計3回=香港 (2014年9月10日)”. エキサイトニュース (2014年9月10日). 2023年11月20日閲覧。
  9. ^ Joseph Needham (1965). Science and Civilisation in China: Volume 4, Physics and Physical Technology, Part 2, Mechanical Engineering; rpr. Taipei: Caves Books Ltd.
  10. ^ 中国、気球などローテク兵器も運用増か…安価に大量製造可能・滞空時間も長く”. 読売新聞オンライン (2023年2月4日). 2023年2月6日閲覧。
  11. ^ 撃墜された中国偵察気球、鹿児島上空にも? 2019年撮影の飛行物体「うり二つ」
  12. ^ 令和2年6月19日(金)10:59~11:21 河野防衛大臣閣議後会見
  13. ^ 令和2年6月23日(火) 10:59~11:31 河野防衛大臣閣議後会見
  14. ^ 「中国スパイ気球」ミサイルで撃墜がベストだったワケ ステルス戦闘機F-22初戦果1発0.5億円
  15. ^ アメリカ本土上空に偵察気球「中国のものと確信」 監視継続”. 日本経済新聞 (2023年2月3日). 2023年2月3日閲覧。
  16. ^ 気球は「気象研究用」 中国外務省 時事通信(2023年2月3日)同日閲覧
  17. ^ “米軍、中国偵察気球を撃墜 戦闘機が東岸沖でミサイル”. ロイター. (2023年2月5日). https://jp.reuters.com/article/usa-china-spy-biden-idJPKBN2UE0FR 2023年2月5日閲覧。 
  18. ^ 中国の偵察気球、F-22が撃墜 サイドワインダーで
  19. ^ 気象学と気象予報の発達史: 高層気象観測の始まりと成層圏の発見(1)概要”. 気象学と気象予報の発達史 (2019年2月18日). 2020年10月7日閲覧。
  20. ^ 堤之智. (2018). 気象学と気象予報の発達史 世界でのラジオゾンデ観測の発達. 丸善出版. ISBN 978-4-621-30335-1. OCLC 1061226259. https://www.maruzen-publishing.co.jp/item/?book_no=302957 
  21. ^ 金星気球のモデル試験」『宇宙科学研究所報告』特集 27、宇宙科学研究所、1990年、13-19頁、NAID 1100002228912017年1月29日閲覧 
  22. ^ 膨張型低高度金星気球”. JAXA. 2017年1月29日閲覧。
  23. ^ 井筒直樹、今村剛「気球による惑星探査と日本の金星気球計画(<特集> 金星研究の新展開)」『遊・星・人: 日本惑星科学会誌』第12巻第4号、2003年、268-275頁、NAID 110003320346 
  24. ^ 大気球を用いた観測の将来
  25. ^ 気球の開発”. JAXA. 2016年8月8日閲覧。
  26. ^ 「旅する宇宙船気球号」『日本経済新聞』朝刊NIKKEI The STYLE(2017年6月18日)

参考文献

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  • 篠田皎『気球の歴史』
  • レナード・コットレル 西山浅次郎『気球の歴史』
  • 『気球工学―成層圏および惑星大気に浮かぶ科学気球の技術』ISBN 9784339012262
  • 西村純『気球をとばす』ISBN 9784001152043

関連項目

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外部リンク

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