Jacques Alexandre César Charles - der Erfinder des Gasballons

Nachdem Etienne und Joseph Montgolfier am 04. Juni 1783 in Annonay einen unbemannten Heißluftballon vor den Augen der Öffentlichkeit aufstiegen ließen, erteilte König Ludwig XVI. von Frankreich der Akademie der Wissenschaft in Paris den Auftrag, eine Kommission zu gründen. Diese hatte die Aufgabe, weitere Versuche mit den Luftkugeln zu beaufsichtigen. In Paris wollte man das Wunder eines Ballonaufstiegs mit eigenen Augen sehen und lud deshalb die beiden Brüder auf Kosten der Akademie ein, in die Hauptstadt zu kommen. Da das der Bevölkerung zu lange dauerte, beauftragte man die Brüder Jean und Noel Robert mit dem Bau eines Ballons. Die Leitung des Projektes übergab man Jacques Alexandre César Charles, einem siebenunddreißig jährigen Physik-Professor.

Charles wurde am 12. November 1746 in Beaugency geboren. Als ältester von sechs Kinder eines königlichen Prokuristen gelang es ihm, sich zu einem anerkannten Wissenschaftler emporzuarbeiten. Ohne besondere Ausbildung nahm er in Paris eine untergeordnete Stelle in der Finanzverwaltung ein, aus der er jedoch wegen knapper Kassen wieder entlassen wurde. In seinem kleinem Zimmer hatte er sich von seinen Ersparnissen ein Laboratorium aufgebaut. Er wollte Physiklehrer werden, was ihm aufgrund seiner Energie und Begeisterungsfähigkeit, die er auf seine Schüler übertragen konnte, auch gelang. Schließlich gewann er die Aufmerksamkeit der Regierung und erlangte schließlich die Anerkennung zum Professor für Experimentalphysik.

Nach dem Auftrag zum Bau eines Ballons machte sich Charles sofort an die Arbeit. Er entwarf einen Ballon mit 4 m Durchmesser und 25 Kubikmetern Rauminhalt. Aus den Berichten aus Annonay war über die Füllung der Montgolfier'schen Ballone kaum etwas zu lesen: "Die Maschine sei mit einem Dunste oder Gas gefüllt worden, welches nur halb so schwer gewesen, als die äußere atmosphärische Luft." Als Naturwissenschaftler kannte Charles dass nur wenige Jahre zuvor entdeckte Wasserstoffgas und nahm an, dass die Montgolfiers dieses für ihre Ballone verwendeten. Durch diesen Irrtum entwickelte Charles das Prinzip des Gasballons, dass sich für die nächsten 150 Jahre dem Heißluftballonen schon bald als überlegen herausstellen sollte.

In der Werkstatt der Brüder Robert wurde der Ballon mit Wasserstoff gefüllt. Zur Erzeugung des Wasserstoffes wurden Fässer verwendet, in denen Eisen mit Vitriolsäure überschüttet wurden. Das Gas wurde über Kupferleitungen in den Ballon geleitet. Wegen der entstehenden Hitze musste die mit elastischem Harz überzogene Ballonhülle ständig mit Wasser gekühlt werden. Drei Tage waren nötig, um den Ballon zu zwei Dritteln zu füllen. In der Nacht auf den 27. August 1783 wurde der Ballon "Globe" zum Champ de Mars, nicht weit von der Seine transportiert und dort vollständig gefüllt. Um fünf Uhr Nachmittags ertönte ein Kanonenschuss und der Ballon stieg vor einigen hunderttausend Zuschauern in den verregneten Himmel auf. Der Ballon schwebte etwa eine dreiviertel Stunde in der Luft und landete nach 20 km nahe dem Dorf Genosse. Dort hielten die Bauern das vom Himmel gefallene Ding zuerst für ein Gestirn, als es sich bewegte und stinkende Dämpfe entwichen, für den Leibhaftigen. Sie bewarfen den Ballon mit Steinen und schließlich schlug die Angst in Gewalttätigkeit um. Mit Heugabeln, Dreschflegeln und Sensen machte man sich über den Ballon her. Erst der herbeigerufene Pfarrer konnte dem Treiben Einhalt gebieten. Bei einer Untersuchung der zerfetzten Reste fand er einen Zettel von Charles, den dieser vorsorglich am "Globe" hatte annähen lassen. Trotzdem konnte auch der Pfarrer nicht verhindern, dass die Bauern die Reste des Ballons an den Schweif eines Pferdes banden und durch ihr Dorf in eine andere Gemarkung schleifen ließen.

Am 19. September 1783 ließ Etienne Montgolfier von Versailles aus, einen Heißluftballon mit einem Hahn, einem Hammel und einer Ente aufsteigen, um die Ungefährlichkeit des neu entdeckten Reisens in der Luft nachzuweisen. Daraus entwickelte sich eine Art Wettlauf gegen die Zeit zwischen den Anhängern des Heißluftballons und des Gasballon, wer als Erster mit Menschen an Bord aufsteigen würde. Den Wettlauf gewann das System der Montgolfiers: Am 21. November startete der erste bemannte Heißluftballon "Reveillon" mit Jean-Francois Pilatre de Rozier und Francois-Laurent d'Arlandes.

Doch Charles, sowie Jean und Noel Robert ließen sich vom Erfolg der Montgolfiere nicht ablenken und arbeiteten weiter am ersten bemannten Gasballon. Während Etienne Montgolfier durch zahlreiche Fesselaufstiege die Funktionsfähigkeit seines Ballonsystems nachwies, ging Charles das Thema von der theoretischen Seite an. Zur gründlichen Vorbereitung hatte er alle verfügbare Literatur über die Luftfahrt gelesen. In wenigen Wochen zeichnete und entwickelte er seine "Charliere". Die seidene Ballonhülle des Ballons wurde mit Kautschuk abgedichtet. Darüber wurde ein Netz gelegt, an dem der Ballonkorb hing. Am Pol des Ballons brachte Charles eine Klappe an, die mit einem durch das Innere des Ballons geführten Seils betätigt werden konnte, um Gas abzulassen. Um Steigen zu können, plante Charles Sandsäcke mitzunehmen. Die Höhe des Aufstieges, sollte die fallende oder kletternde Quecksilbersäule im mitgeführten Barometer anzeigen. Charles hatte mit einem Schlag den Gasballon entwickelt, Die Konstruktion blieb fast 200 Jahre unverändert. Lediglich die Reißbahn wurde erst in späteren Jahren dem System hinzugefügt.

Am 01. Dezember 1783 stand der Ballon startfertig in den Gärten der Tuilerien, dem ehemaligen Schloss der französischen Könige, am rechten Seineufer. Gegen 13.45 hatte sich das Wetter soweit gebessert, dass der Aufstieg gewagt werden konnte. Noel Robert und Jacques Charles kletterten in den kleinen 2,5 m x 1,1 m großen Weidenkorb, der wie ein Schiff geformt war. Unter den hochklappbaren Sitzen war bereits Ballast und Proviant verstaut. Sanft und lautlos erhob sich der Ballon in den Himmel - zur zweiten bemannten Ballonfahrt in der Geschichte der Luftfahrt. Sie stiegen auf eine Höhe von ca. 600 m. Durch die Beobachtung des Barometers konnte Charles ein Sinken des Ballons jederzeit feststellen und durch Ballastabgabe ausgleichen. Während der Fahrt war es Charles möglich, eine Eigenheit des Gasballons erkennen: das Traggas dehnte sich bei zunehmender Höhe bzw. Erwärmung durch Sonneneinstrahlung aus. Um ein Platzen des Ballons zu verhindern öffnete er den Füllschlauch, um überschüssiges Gas abzulassen. Die Ballonfahrt dauerte ca. 2 Stunden und ging über die Seine nach Gennevillers, weiter nach Franconville, Eaubonne, Villiers und schließlich nach Nesle. Dort wurde die erste Zwischenlandung in der Geschichte der Ballonfahrt durchgeführt. Die Landung wurde durch einige Geistliche und Gerichtspersonen beurkundet, ebenso durch den Herzog von Chartres, den Herzog von Fitz-James und Herrn Farrer, die dem Ballon von Paris aus per Pferd gefolgt waren.

Noel Robert verließ den Korb, damit Charles noch einmal aufsteigen konnte. Eine Schaufel war nicht aufzutreiben, um leere Ballastsäcke wegen des verringerten Gewichts im Korb mit Erde zu füllen. Doch Charles ließ sich davon nicht beirren und startete mit drei bis vier Pfund Restballast. Innerhalb von 10 Minuten erreichte er eine Höhe von 3000 m. Am Boden war die Sonne bereits untergegangen, in dieser Höhe konnte Charles als erster Mensch einen zweiten Sonnenuntergang erleben. Aufgrund der Kälte in der Höhe leitete Charles kurz danach den Abstieg ein und landete 35 Minuten später bei Tour du Lay.

Am nächsten Tag kehrten Charles und Robert nach Paris zurück, wo sie von der Bevölkerung unter überwältigendem Beifall empfangen wurden. César Charles und Noel Robert erhielten für ihre Leistung eine lebenslange Pension von 2000 Livres, außerdem wurden sie zu außerordentlichen Mitgliedern der Pariser Akademie der Wissenschaften ernannt.

Um das Jahr 1787 entdeckte Charles das nach ihm benannte physikalische Gesetz, welches aussagt, dass bei einem idealen Gas unter konstantem Druck das Volumen proportional zu seiner Temperatur ist. Die Formel, die er entwickelte lautet V1/T1=V2/T2. Seine Entdeckung kam Joseph Louis Gay-Lussac zuvor, der sein Gesetz über die Expansion von Gasen unter Temperaturzunahme im Jahre 1802 veröffentlichte.

In der Folgezeit wurde Charles Professor der Physik am Conservatoire des Arts et Métiers. Jacques Alexandre César Charles starb am 07. April 1823 in Paris.

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