Свой план путешествия на Северный полюс на воздушном шаре, наполненном водородом, Андрэ впервые обнародовал на собрании Шведской академии наук 13 февраля 1895 г. Двумя днями позже он выступил в Шведском обществе антропологии и географии [15 ], где вновь рассказал о своем плане. Эти научные учреждения поддержали Андрэ и таким образом сыграли ключевую роль в отношении Швеции к полярному проекту, а это, в свою очередь, гарантировало финансирование его идеи высшими кругами Швеции. Основные субсидии для двух своих экспедиций (1896 г. и 1897 г.) Андрэ получал от короля Швеции Оскара II, шведского промышленника Альфреда Нобеля и губернатора округа Гетеборг барона Оскара Диксона (начиная с 1860‑х г г. и король, и Диксон финансировали ряд шведских полярных экспедиций) [16 ].
К моменту взлета воздушного шара из Свальбарда 11 июля 1897 г. план существенно не изменился. Несмотря на критику практически всех аспектов этого замысла со стороны иностранных экспертов в воздухоплавании, а также одного из членов экспедиции, Нильса Экхольма, Андрэ в последующие два с половиной года не сделал никаких существенных изменений ни в самом полярном воздушном шаре, ни в других составляющих проекта экспедиции. Официальная цель экспедиции Андрэ состояла в проведении в центральном полярном регионе разнообразных научных исследований: метеорологических, геомагнетических, географических и т. д. Но первостепенным желанием и движущей силой проекта было, конечно, достижение Северного полюса.
Андрэ решил стартовать на Свальбарде. Первый этап экспедиции — это достижение самого полюса. Далее — полет к югу, к району Берингова пролива. Общая дальность путешествия, по расчетам, была около 3700 км. Со средней скоростью ветра 7 м/с (27 км/час) оно заняло бы 6 дней, а начальный полет к полюсу — 43 часа [17 ].
Андрэ определил четыре условия, принципиально важные для проведения экспедиции:
1) воздушный шар должен вмещать 3 человека, оборудование и запасы на 4 месяца, в целом 3000 кг;
2) оболочка шара должна быть достаточно прочной, чтобы он мог продержаться в воздухе 30 дней;
3) заправку водородом необходимо произвести по возможности ближе к полюсу;
4) воздушный шар должен быть управляемым при перемещении по горизонтали [18 ].
Найти ответы на первый и третий вопросы оказалось достаточно легко. Воздушный шар Андрэ должен был иметь объем 6000 м 3, он мог перевезти три тонны приборов, иного оборудования, продовольственных запасов и т. д. Вопрос производства водорода тоже не был особой проблемой; военная аэронавтика в то время предлагала уже несколько вариантов, как это можно сделать.
Сложнее было решить задачу пребывания воздушного шара в воздухе на протяжении столь длительного времени — 6 дней. Да и вопрос управления аэростатами был не из легких. Регулировка горизонтального движения аэростатов наиболее трудноразрешима со времен первого взлета в небо воздушного шара в 1783 г. С того времени так и не придумали никаких эффективных средств (приспособления типа гайдропа не были особо успешными). Воздухоплавательные аппараты, которыми можно было управлять независимо от ветра, впервые появятся только в ХХ столетии.
В принципе полярный шар Андрэ был обычным воздушным шаром, ничем не отличавшимся от других, произведенных в 1890‑е гг. — ни размером, ни оснащением. Но, по замыслу Андрэ, его воздушным шаром можно было управлять в горизонтальном направлении. Кроме того, была предусмотрена возможность управления вертикальным перемещением летательного аппарата. Эти два вида маневров — горизонтальный и вертикальный — достигались с помощью гайдропов, свисавших с воздушного шара на землю.
Идею гайдропа впервые выдвинул английский воздухоплаватель Чарльз Грин (1785–1870). Сначала это приспособление помогало воздухоплавателям при приземлении. Позже французские аэронавты взялись за идею управления воздушным шаром при помощи канатов, однако эта затея в целом имела ограниченный успех. Андрэ, несмотря ни на что, относился к этому с энтузиазмом. Его собственный опыт заставил поверить в то, что возможно достичь реальных девиаций от направления ветра при использовании гайдропа и паруса: во время испытаний, проведенных в 1894 г. в Швеции, было достигнуто отклонение в 27°. Правда, практический опыт Андрэ ограничивался одним, может быть, двумя предварительными испытаниями [19 ].
Еще одна область для применения гайдропа — это управление движением шара по вертикали, происходившим в основном из–за изменения температуры или давления. В своей основе идея очень простая. При снижении воздушного шара большая часть веса канатов, висящих в воздухе, попала бы на землю, таким образом уменьшив нагрузку на воздушный шар. Снижение летательного аппарата было бы приостановлено. А при подъеме воздушного шара, части каната, лежащие на земле, поднимутся, тем самым добавляя вес шару и останавливая подъем. Предполагалось, что воздушный шар Андрэ будет лететь на постоянной высоте (около 150–300 метров), таким образом минимизируя утечку газа, обычно вызываемую изменениями высоты полета шара. Напомню, что Сивель, Эрмит и Безансон, Годар и Сюркуф также представляли приспособления для ограничения колебаний высоты подъема шара.
В плане Андрэ (1895 г.) много внимания уделялось погоде в полярной области. Наблюдения в течение Первого международного полярного года, в 1883–1884 гг., показали, что ветры, преобладающие в полярном крае, температура и осадки благоприятны для путешествий на воздушных шарах. По мнению Андрэ, воздушный шар был отличным средством передвижения в Арктике, «созданным на основе неопровержимых фактов»[20 ]
Как следует из табл.1, план Андрэ существенно отличался от других по двум показателям: размеру воздушного шара и средней скорости. Его шар должен был быть меньше, но средняя скорость значительно выше.
Воздушный шар Андрэ должен был иметь объем, достаточный для подъема и перевозки экспедиции, оборудования, припасов и балласта, необходимых для полета в течение продолжительного времени.
Оболочка воздушного шара должна была быть достаточно плотной для минимизации утечки газа через ткань и швы. Потеря газа означала необходимость использования балласта. Чем больше размер воздушного шара, тем больше балласта требовалось перевозить. Рулевой механизм — девиатор [21 ] — предназначался для поддержания шара на правильном курсе [22 ]. Гайдроп применялся как в управлении шаром в горизонтальном направлении, так должен был использоваться и для поддержания шара на определенной высоте, тем самым минимизируя утечку газа и увеличивая время пребывания в воздухе. Французские авиаторы называли это приспособление «стабилизатором» («equilibreur») [23 ].
Дальность полета зависит от направления ветра, его скорости и времени полета.
Дальность. Расстояние между точкой взлета на Свальбарде (около 80 o с. ш.) и Беринговым проливом с другой стороны полярного края было рассчитано как 3700 км. Путешествие предполагалось почти по прямой линии, но правильность этого расчета ниже будет подвергнута сомнению.
Направление ветра. На направление ветра нельзя влиять. Что можно было предпринять, и, по мнению Андрэ, это было новым в воздухоплавании — управление воздушным шаром с помощью девиатора. Девиатор, предполагалось, должен был также предоставить экипажу возможность выбора более благоприятных потоков воздуха.
Скорость ветра. Невозможно повлиять и на скорость ветра. Андрэ рассчитал среднюю скорость ветра как 7,5 м/с, т. е. 27 км/час (648 км/день). Теоретически расстояние в 3700 км воздушный шар мог преодолеть за 5–7 дней.
Время. По плану 1895 г. полярный воздушный шар мог находиться в воздухе до 30 дней. Учитывая необходимое время полета (6 дней), запас безопасности составлял 1:5. Чем дольше воздушный шар мог находиться в воздухе, тем меньше успех экспедиции зависел от скорости и направления ветра. Время полета напрямую зависело от двух факторов — размера воздушного шара и плотности его оболочки.
Обеспечить плотность оболочки шара Андрэ пытался путем выбора качества ткани, используемой при производстве оболочки. Испытания с разными типами ткани, произведенные в Стокгольме осенью 1895 г., показали, что при правильном выборе ее газопроницаемость может быть минимизирована. К концу 1895 г. Андрэ рассчитал приблизительную потерю газа как 2 м 3 /день. Это означало, что воздушный шар ежедневно терял не более 0,4% от своего объема. Расчеты Андрэ были более оптимистичны, чем у его предшественников: Сивель рассчитал 0,6% ежедневной потери объема, Годар и Сюркуф — 1,5%. Кроме того, они использовали воздушные шары большего объема, чем Андрэ.
Но на один фактор Андрэ совсем не обратил внимания: на возможность снижения воздушного шара из–за выпадения осадков. Снег, туман, изморозь или дождь, покрывая воздушный шар, утяжеляли его и влияли на его передвижение.