Quando li vediamo salire in cielo, sembra che il livello di altezza che può raggiungere sia infinito, ma in realtà si fermano ad una determinata altezza.
Per trattenere il gas in un palloncino e ottenere la forma desiderata è stato scelto un materiale, il lattice, che fosse flessibile ma, allo stesso tempo, capace di intrappolare le molecole al suo interno e di resistere alla pressione. La scelta del gas che doveva essere all’interno del pallone non era banale. È necessario che il pallone sia gonfiato con un gas meno denso dell’aria in modo che non cada sotto il suo stesso peso, in modo che l’accoppiamento pallone-gas abbia un peso inferiore rispetto allo stesso volume d’aria. Per questo motivo è stato scelto l’elio, che ha una densità molto inferiore a quella dell’aria. L’elio è un gas inodore, incolore, insapore, inerte, monoatomico, cioè tutte le sue particelle sono costituite da un solo atomo privo di tossicità. Nella tavola periodica occupa il primo posto nel gruppo dei gas nobili e il suo punto di ebollizione è il più basso di tutti gli elementi. Le molecole che compongono l’elio sono più leggere dei componenti principali dell’aria, azoto e ossigeno. Applicando il principio di Archimede, secondo il quale qualsiasi corpo totalmente o parzialmente immerso in un fluido a riposo subisce una forza verso l’alto chiamata spinta, che è equivalente al peso del fluido spostato dal corpo.
Man mano che il pallone si alza, la pressione dell’aria attorno ad esso diminuisce, mentre l’elio al suo interno si espande. Applicando il principio di Archimede, i palloni di elio smetteranno di salire quando la densità dell’elio corrisponde a quella dell’aria circostante. D’altra parte, è diffusa la falsa credenza che maggiore è la quantità di gas, più a lungo galleggerà il pallone. Questo non è vero poiché maggiore è la pressione all’interno del pallone, maggiore è la tensione esercitata sulla superficie. Si potrebbe dire che ci sono diversi fattori che permettono l’elevazione del pallone e ne limitano la durata nell’aria: la sua qualità, la pressione al suo interno e la bassa densità dell’elio. Una volta conosciute tutte queste caratteristiche, dobbiamo specificare dove inizia lo spazio e se un pallone ad elio può raggiungerlo. Lo spazio potrebbe essere definito come il limite dove finisce il volo aeronautico e inizia quello astronautico. Esiste una linea immaginaria -definita dall’ingegnere e fisico ungherese Theodore von Karmán (1881-1963)- situata a 100 chilometri sopra il livello del mare. La linea di Karmán corrisponde all’altitudine da cui l’atmosfera diventa ‘troppo rarefatta’ per garantire la sicurezza aeronautica. Un aeroplano rimane in volo grazie all’aria circostante e al suo profilo alare, entrambi i quali consentono un’adeguata portanza, tale che più in alto vola, meno portanza fornisce l’aria e, in linea di principio, richiederà più velocità per compensare. Quindi è possibile che un pallone ad elio passi la linea di Karman? Uno studio sperimentale ha dimostrato che un pallone di queste caratteristiche, in condizioni ottimali, può salire a più di 10 chilometri di altezza, rimanere in aria per più di 24 ore e percorrere una distanza fino a 3.000 chilometri in orizzontale. In altre parole, un pallone ad elio non può raggiungere lo spazio perché esploderebbe prima.
