1784年，一个名叫杰夫瑞斯的美国人在伦敦的上空也做了一次乘坐气球的载人飞行实验。他乘坐的气球上带着一些气压计和一些别的测量仪器，更主要的是还有一个收集各不同高度上空气的装置。他的这次科学探险，为人类认识大气的变化规律，提供了宝贵的第一手分析资料。
然而，真正揭示出大气运动变化规律的科学发现，则是另一次重要的乘坐气球飞行的科学探险。1804年，法国科学家盖？吕萨克克服高空大气的寒冷与稀薄缺氧等困难，冒着随时可能发生意外的危险，把气球升空到了大约7千米的高度，从那里带回了稀薄空气的样品，这使他总结出著名的盖？吕萨克气体变化规律的定律，为人类科学的进步作出了不可磨灭的贡献。
随着气球时代的发展和升空高度的增加，人们开始注意到了这种科学探险方式的不安全性，因为稍不小心，升空气球都可能受到意外因素的影响造成球毁人亡等事故。在以往的探险过程中，探险家们也更多地想到怎样安全落地的问题，尤其是法国的气球探险家勃朗？查德在1785年，即“气球时代”开始时就发明了降落伞，这一技术的广泛应用，使气球载人飞行稍微变得安全一点了。
随着科学探险家们的升空高度的增加，新的不安全因素出现了。对于坐在敞开的吊篮里的人来说，升空到7千米左右已是接近极限的高度，因为稀薄空气环境下的缺氧反应，会使人头昏恶心，严重者可窒息而死。在这个问题上，值得提及的是英国的科学探险家梯萨德。在1862～1866年间，他共进行了28次乘气球升空探险，升空高度不断增加，直到突破大多数看来已是极限的7千米的高度。随后的一些年，他试图升空到更大的高度去冒险，但自然规律是无法抗拒的，悲剧终于发生了。1875年，梯萨德与两名同伴坐在敞开的吊篮里，决定将气球升空到10千米处去探险，可当气球升空到8840米的高度时，他的一个同伴刚记录下气压计上的读数，就因严重缺氧而失去了知觉。情况更糟的是，他的另一个同伴也已冻得双手麻木失去了知觉。此时的梯萨德也产生了严重的缺氧反应，头昏脑涨，行动迟缓，但他竭尽全力用牙咬开了控制阀门，气球放气后下降，他才得以幸存。令人悲痛的是，两位两伴早已因氧气不足而窒息身亡。
事实告诉我们，在缺氧的环境里，人类是无法正常活动的。然而，更重要的是，对于科学探险家来说，不仅仅需要有一种敢于冒险的勇气，而且还要有一个面临困难与危险来临时的冷静头脑。
当与梯萨德有过类似探险经历的探险家们能够描述高空缺氧时的一系列症状的时候，逐渐便形成了“高空医学”。高空医学的诞生，使更多的高空探险家们多了份安全感，但高空医学的研究并不能代替探险家们冲破这裸载升空的极限。要想达到更大的飞行高度，途径只有两个：一个是使用无人气球继续升高探测；另一个便是想办法设计一种新型的、带有密封舱的气球，才能进行更高度的载人探险。
在带有密封舱的气球尚未设计出来之前，人类借助无人乘坐的气球进行了更大高度的探索。1892年，这种只携带测量仪器、收集气体的装置的无人乘坐气球设计出来了。显然，这些气球能够升得更高，从过去未探索过的高空气层带回那里大气的温度和压强等情报，并收集到不同高度的气体以测量它们的密度等宝贵资料。结果，正像人们所预言的那样，在离地面只有几千米的空中，温度随高度增加而逐渐下降。在11千米左右的高空，温度下降到零下55摄氏度左右。但令人奇怪的情况是，再往上去，这个规律便发生了变化，气体的温度不但不降低，反而随高度的增加还略有升高。
这种无人乘坐气球进行的大气探测，发展到1902年的时候，科学探险家们已弄清了低层大气的奥秘。法国的气象学家泰萨伦？德波特，依据收集来的各种资料分析后指出，大气可分为两层：第一，湍动的低层。1908年，他又准确地称之为对流层。第二，平静的高层。后来他又改称为平流层。他把温度开始不再下降的高度，即“对流层”与“平流层”之间的边界叫做“对流层顶”。后来，人们发现，“对流层顶”的高度不是不变的，它在赤道上空距地面大约有16千米，而在两极地区则变到只有8千米左右，一般地区为12千米左右。
飞艇的发明与应用
探险家们绝不满足于虽有升空高度但不载人的气球探测方式，他们从未放弃过实现自己个人探险的愿望。在高空寒冷稀薄的大气中固然人不能生存，但为什么人们要把自己暴露在大气中呢？为什么不能做个密封舱，在其中保持地球表面空气的压力和温度呢？这种想法到了20世纪30年代，由于瑞士物理学家阿？比卡特亲自设计了带有密封舱的气球，人们亲切地称它为“探空飞艇”，才变成了现实。
阿？比卡特于1884年出生在瑞士的巴塞尔，毕业于苏黎世专科学校，20岁时便成为布鲁塞尔大学教授。他天资聪明，又出生于创造发明的时代，也是科学上充满冒险和奇迹的时代，使他这颗从小就爱思考的大脑处于一种兴奋状态，表现出极强的求知欲，阅读了大量的书籍。
其中，发明家和探险家们的事迹更令他着迷，尤其是欧洲盛行的气球探险热，深深地影响着他的思想，使他在中学时代就信奉“生活中应该有冒险”的格言。但他深知，要想真正有所发明和创造，攀登科学的高峰，首先应努力学好科学文化知识。因此，他总是精力充沛、不知疲倦地学习，不仅以优异的成绩完成了大学学习任务，且20岁便成为一名小有名气的物理学教授。面对这令人羡慕和骄傲的成绩，他并未满足，更加无所畏惧地冲向当代科学探索的最前沿。
这时，他已有精力和能力对气球探险遇到的困难进行全面的思考。当他了解到吊篮式升空气球，因高空的严寒和稀薄的空气环境堵住了继续升空道路的时候，善于迎接也敢于迎接挑战的比卡特教授，决心走进这一领域，克服探空气球所遇到的技术困扰，为人类探索大气层的奥秘、征服空间领域作出应有的努力。
比卡特教授利用业余时间，反复思考气球升空到更大高度将面临的各种困难，设计密封舱的结构和原理，最后他决定采用绸子作密封舱的原料，并自筹资金设计出了第一个带有密封舱的气球，他亲切地称它为“探空气艇一号”。经过一系列的试验后，他决定亲自乘坐“探空气艇一号”到高空去探险。
1931年，比卡特乘坐自制的“探空气艇一号”升空到了16千米的垂直高度，在密封舱里舒适又安全地度过了16个小时，在水平方向上飞越了法国和德国。这一成功，使比卡特激动不已，因为他创造了人类乘坐气球征服空间的最大高度的记录。也正是这一成功，使比卡特在这人才辈出的时代一举成名。
第二年，他再次创造了升空17.5千米的新纪录。这些成绩向人类表明，只要能创造出克服大气环境障碍的工具，人类是可以到更高的高空，去探索大气层的变化规律的。
“探空气艇一号”的成功飞行，极大地鼓舞着比卡特教授，促使他向新的高度冲击。他想，如果密封舱的密封效果更好些，气球可能在高空逗留的时间更长些，升得更高。经过比较分析和试验，他决定改用塑性材料替代绸子，由于塑性材料比绸子轻，而且气孔也更少，所以，使用这种材料制作的新气球，因重量轻些将升得更高些；因密封舱漏气少些，在高空逗留的时间将更长些。