第七章

几何学的细节——气球容量的计算——双层气球——气球的外表——吊篮——神秘的仪器——供应和储备——最后的总量

弗格森博士筹划他的探险计划已经很长时间。我们很容易理解，用气球作为空中飞行的绝妙工具，是博士一直最关心的问题。

开始，为了不使气球的体积太大，他决定向气球内填充氢气，因为氢气和空气的重量比为14.5:1。制造氢气很容易。在迄今为止的飞行试验中，氢气产生的效果最令人满意。

根据精确的计算，博士发现，他在旅行中携带的必需品和仪器的总重量达4000磅，因此他必须找到足够升力的气球来承载这样的重量，而气球的容量必须足够大。

移动重4000磅的物体需要44847立方英尺的空气。或者换一种说法，44847立方英尺的空气大约重4000磅。

如果将容积为44847立方英尺的气球内充满氢气，而代替普通空气——氢气的重量仅是普通空气的1/14.5，那么气球的重量则为276磅，这样就会产生一个3724磅的重量差，打破空气的平衡。气球内的气体重量与气球四周的空气重量之间的差异，就会形成气球的升力。

可是，如果把我们说的44847立方英尺的气体全部充入气球，气球就会被充得满满的。不过，这样做不行，因为随着气球在大气层中的高升，空气的密度会越来越小，那么气球里的气体就会逐渐膨胀，并可能胀破气球，因此气球内的气体一般只能填充总容积的三分之二。

但是，博士根据只有他自己才会明白的计划，他决定只向气球内填充一半的气体，因为他必须携带44847立方英尺的氢气，而且还要使他的气球具有几乎双倍的容积。

博士将气球的外形设计为最适宜的椭圆形，水平直径为50英尺，垂直直径为75英尺(1)。如此一来，这个椭圆形的气球的容积就增加到了90000立方英尺。

如果弗格森博士可以同时使用两个气球，那么他成功的机会就会增大，因为即使其中一个气球在空中破裂，他也可以通过丢弃随身携带的重物，靠另一个气球维持正常运行。不过，如果必须使两个气球保持相等的升力，操作起来就会变得非常困难。

经过长时间的苦思冥想，弗格森博士终于找到一种巧妙的方法，既汇集了同时使用两个气球的长处，又克服了操作上的困难。他让人制作了两个大小不等的气球，并将小的一个装在大气球里面。外面的那个气球的尺寸就是刚才说过的。里面那个气球与外面的气球形状相同，只是体积较小，水平直径为45英尺，垂直直径为68英尺，因此里面这个小气球的体积只有67000立方英尺。小气球可以在四周的气体中自由浮动，而两个气球之间有一道阀门，可以根据需要将它们连通。

这种设计的长处是，如果不得不排除一些气体使气球下降，可以先放掉大气球中的一些气体，甚至必要时将大气球中的气体全部排空，也不会影响里面的小气球。这时，可以将外面那个气球像抛掉多余的重物一样扔掉，而剩下的这只小气球尽管装满氢气，却也不会像只装一半气体的气球那样在气流中摇摆。

此外，即使出现意外事故，比如外面的大气球不幸被撕破，里面的小气球也能依然完好无损。

两只气球都是用坚固而又轻柔的里昂丝绸制作，而且外面涂了一层马来橡胶。这种粘稠树脂性物质具备绝对的防水性，同样也耐酸和绝对防止气体外泄。气球的椭圆形顶部采用了双层丝绸设计，因为那里承受的压力最大。

这种经过加工的气球表层可以长久保持气体不泄漏，而它的重量每9平方尺仅为半磅。因此，外层大气球的表面积为11600平方英尺，重量为650磅。里面的小气球的表面积为9200平方英尺，重量仅有510磅。如此算来，两只气球的总重量为1160磅。

用以承载吊篮的绳网是由一种韧性极强的麻绳编制而成，其中的两个阀门最费时费力，正像制造轮船的船舵样是重中之重。

气球的吊篮为圆形设计，直径15英尺，由荆条编织而成，并以轻型铁架进行加固，而且底部设有具有保护作用的弹簧，以减缓冲击力。吊篮和绳网的总重量不超过280磅。

除了上述设计，博士还命人用两分(2)厚的铁皮制作了两个箱子。箱子之间由带有开关的细管连接，而开关由直径约为两寸(3)的螺旋形细管连接。螺旋形细管的末端为两根长短不同的直管，长的一根直管仅有25英尺，短的只有15英尺。

铁皮箱镶嵌在吊篮中，而且尽量缩小占据的空间。由于螺旋形细管将来才可以使用，因此暂时打包处理。另外，一个电力极强的本森电池也是单独处理的。这套仪器设计得非常巧妙，甚至加上一个可以储存25加仑(4)水的特制水箱，全部重量也没有超过700磅。

为旅行准备的工具还包括两个气压计、两个温度计、两个罗盘、一个六分仪、两个计时器、一个人工地平仪和一个地平经纬仪——用以测定远方或难以接近的物体的海拔高度。格林威治天文台愿意为博士提供各种帮助。但是，博士并不打算进行任何物理试验，他只不过是想利用这些工具辨认沿途的方向，测定主要河流、山川和城镇的位置。

博士还亲自动手准备了三只经过可靠试验的铁锚，以及一个轻便但却非常坚韧的50英尺长的绳梯。

同时，对于随身携带的食物重量，博士也做了精确的计算。这些食物包括茶叶、咖啡、饼干、咸肉和干肉饼——完全依据营养含量高而体积小的原则。除了采购足量的上等白兰地外，他还准备了两只水箱，其中每只水箱可以储存22加仑淡水。

随着各种食物的不断消耗，气球承载的重量也会逐渐减轻。大家都很清楚，飘浮在大气中的气球对于重量极为敏感，即使失去几乎微不足道的重量，也会使它产生十分显著的变化。

博士既没有忘记吊篮上的遮阳伞，也没有忘记用以旅行的毯子、被褥等卧具，还有猎枪和来复枪，以及必备的火药和子弹。

对于随身携带的各种物品的重量，博士做了如下统计：

弗格森……………135磅

肯尼迪……………153磅

乔…………………120磅

外层气球重量……650磅

内层气球重量……510磅

吊篮和绳网………280磅

铁锚、工具、遮阳伞、各种卧具、枪支、帐篷等………190磅

肉、干肉饼、饼干、茶叶、咖啡、白兰地…………386磅

水…………………400磅

各种仪器…………700磅

氢气重量…………276磅

气球压舱物………200磅