氣球是壹種輕於空氣的飛行工具，密封在球皮內的氣體(熱空氣、氫氣或氦氣)，因它比排開同樣體積的空氣輕，而獲得上升的浮力。
人類乘坐氣球飛行始於18世紀，最初是作為人們擺脫地面束縛的壹種冒險性嘗試。人類首次成功地放出載人的熱空氣球，是1783年法國的約瑟·蒙特菲爾和雅克·蒙特菲爾兩兄弟。1783年6月4日，蒙特菲爾兄弟倆在壹個下端開有口子的大袋子下方點起壹堆火，於是，袋子裏就充滿了熱空氣，這樣，袋子就慢慢地升起來了。現在看來，這種方法似乎是很笨拙，但在當時的情況下，這無疑是壹個歷史性的突破。5個月之後，他們就造出了載人的熱空氣球，直徑達16米。那是壹個晴朗的日子，兄弟倆懷著壹種挑戰的心理，在給氣球充滿熱空氣後，從容地走進熱氣球的吊籃中，圍觀的人們都為他倆捏著壹把汗。幸運的是，熱氣球成功地升空了。盡管升空的高度有限，他們卻在空中飛行了20分鐘左右，並且安全降落在巴黎郊外的草地上。
1783年12月1日，法國的物理學家查理制造出了氫氣球。為了試驗他的氫氣球的升空能力，他將1公斤重的氫氣充入氣球中，結果發現氫氣球可把13公斤重的重物提升到空中。這次成功的試驗，成為人類運用氣球來探測大氣的開端。不久，查理便決心冒生命危險，親自帶上氣象儀器乘氫氣球做高空飛行實驗。他根據氣壓表的讀數便可推算出氣球所在的高度；而根據溫度表的讀數，便可測出氣溫隨高度升高而逐漸降低的數據。
1784年，壹個名叫傑夫瑞斯的美國人在倫敦的上空也做了壹次乘坐氣球的載人飛行實驗。他乘坐的氣球上帶著壹些氣壓計和壹些別的測量儀器，更主要的是還有壹個收集各不同高度上空氣的裝置。他的這次科學探險，為人類認識大氣的變化規律，提供了寶貴的第壹手分析資料。
然而，真正揭示出大氣運動變化規律的科學發現，則是1804年，法國科學家蓋·呂薩克克服高空大氣的寒冷與稀薄缺氧等困難，冒著隨時可能發生意外的危險，把氣球升空到了大約7千米的高度，從那裏帶回了稀薄空氣的樣品，這使他總結出著名的蓋·呂薩克氣體變化規律的定律，為人類科學的進步作出了不可磨滅的貢獻。
隨著氣球時代的發展和升空高度的增加，人們開始註意到了這種科學探險方式的不安全性，探險家們也更多地想到怎樣安全落地的問題，尤其是法國的氣球探險家勃朗·查德在1785年，即“氣球時代”開始時就發明了降落傘，這壹技術的廣泛應用，使氣球載人飛行稍微變得安全壹點了。要想達到更大的飛行高度，途徑只有兩個：壹個是使用無人氣球繼續升高探測；另壹個便是想辦法設計壹種新型的、帶有密封艙的氣球，才能進行更高度的載人探險。
在帶有密封艙的氣球尚未設計出來之前，人類借助無人乘坐的氣球進行了更大高度的探索。1892年，這種只攜帶測量儀器、收集氣體的裝置的無人乘坐氣球設計出來了。顯然，這些氣球能夠升得更高，從過去未探索過的高空氣層帶回那裏大氣的溫度和壓強等情報，並收集到不同高度的氣體以測量它們的密度等寶貴資料。結果，正像人們所預言的那樣，在離地面只有幾千米的空中，溫度隨高度增加而逐漸下降。在11千米左右的高空，溫度下降到零下55攝氏度左右。但令人奇怪的情況是，再往上去，這個規律便發生了變化，氣體的溫度不但不降低，反而隨高度的增加還略有升高。