19世纪，人们已经可以使气球飞得更高更远了。1862年9月5日，英国气象学家格莱彻尔和气球飞行家科克斯韦尔成功地进行了人类第一次高空探测。气球在风雨中起飞，使他们感到惊奇的是，随着飞行高度的增加，风雨越来越小了，突然周围一片金色阳光，浓浓的云层已在他们的脚下，这时的飞行高度已经超过了3000米。当上升到4500米时，气球上刚才被雨水打湿的地方开始结冰，升到大约6000米时，周围空气的温度已经降到-10℃。继续升高，格莱彻尔感到视力模糊，当他从仪表上费力地读出飞行高度是9144米时，他失去了知觉。科克斯韦尔试图打开放气阀门，他的手又被冻在连接吊篮的大铁环上。终于打开阀门，气球开始降落时，科克斯韦尔看到高度表的读数是10668米。他们的飞行试验说明，人在常态下的飞行高度是有极限的。
大量的气球探空活动，使科学家获得了大量关于地球大气和人在高空的生理反应等知识，先后开创了“高空医学”“地球物理学”等学科。1912年，奥地利科学家赫斯（1883—1964年）发放一系列气球，并乘气球到达2000～3000米高空进行探测，证明了宇宙射线的存在。为此，他获得了1936年的诺贝尔物理学奖。
根据格莱彻尔和科克斯韦尔的飞行经验，以后的高空气球飞行驾驶员开始携带供氧装置。1927年，美国陆军军官格瑞乘坐氢气球升空，他携带的高度仪可以自动记录飞行高度。他的飞行高度达到了12945米。在又一次向世界记录的冲击中，格瑞由于时钟冻结停止工作，无法估计所需飞行时间，造成在高空中氧气用尽而身亡的悲剧。到目前为止，还没有人乘坐敞开式吊篮气球升到1.3万米以上的高空。
以后，人们为高空飞行的气球设计了压力仓。20世纪30年代，为了空间探险，美国军方开始进行高空载人飞行试验。1961年，在压力仓内的飞行高度达到了34442米，这次飞行的任务是试验为美国宇航员设计的太空服。
在探索怎样飞得更高的同时，探险者也在努力飞得更远。在18世纪，人们就提出了乘气球飞越大西洋的探险愿望，但是直到1978年才获得成功。1978年8月，美国新墨西哥州的3位富翁马西·安德森、本·阿布鲁佐和拉里·纽曼宣布，他们要乘气球飞越大西洋。阿布鲁佐和安德森在1977年已经做过一次尝试，但是大风把他们的气球吹到了北欧的冰岛，飞行计划未能实现。这一次他们吸取教训，做了充分的飞行准备，在气球上安装了最先进的通讯设备和定向仪器。他们还雇用了12名专职气象预报人员为他们的飞行随时提供天气情况信息。
1978年8月11日，他们准备乘坐的“双鹰2”号气球已经准备就绪，充满气体的气球有11层楼房高。他们在晚上8∶45分起飞，经过120个小时的飞行，8月16日飞到爱尔兰的上空，17日飞越了英吉利海峡，下午7时49分在法国顺利着陆。他们的整个飞行时间为137小时6分钟，实现了人类渴望了百余年的飞越大西洋的梦想。
1981年11月，人类又实现了首次穿越太平洋的气球飞行。1998年实现了首次飞越南大西洋和印度洋的热气球飞行，并创造了飞行22975千米的世界纪录。这一年，还实现了持续飞行233小时55分钟的世界纪录。
1999年，瑞士探险家皮卡德和琼斯首次成功地乘热气球完成了不间断环球旅行。有人问，现在人类已经能飞上月亮并安全返回，为什么利用热气球做环球飞行依然如此困难？远距离气球飞行的主要问题是天气变化因素，每年的12月和1月间，北半球的大气气流处在最强劲的时期，速度可以达到400千米每小时。为了充分利用大气的推动，气球需要上升到大约12千米的高度，在这样的高度上，大气极其稀薄，空气温度下降到-20℃左右。
皮卡德和琼斯乘坐的是“百年灵热气球3”号，为了给他们的飞行提供准确的气象信息和导航定位，在日内瓦有一个约50人组成的地面控制中心。“百年灵热气球3”号使用发明者罗齐耶最初发明的设计模式。气球设有双层气囊，气囊内充氦气和空气。飞行开始时，气球内只有半满的氦气，在气球上升的过程中，气压下降以及阳光的加热使氦气完全膨胀，达到飞行时的体积。如果气球内气压过高，自动系统可以把氦气排出。在太阳下山、气球的空气变冷时，驾驶员使用丙烷气体加热器加热空气维持气球的高度。因此，气球在飞行时，要保持飞行的高度，白天是依靠太阳光的热量，夜晚依靠丙烷气体加热器提供的热量。
气球驾驶员乘坐在密封增压仓内，这样他们可以在极限的海拔高度正常呼吸和保暖。即使如此，琼斯还是认为他们在飞行中感到最痛苦的仍然是寒冷。
皮卡德是经过两次失败以后才获得了这次成功，而他们也是全球飞行的第五个挑战者。现代的气球是非常尖端的高技术产品，但是探险者在飞行时还是会遇到很多意想不到的困难和险境，他们必须有勇气和信心，善于随机应变。皮卡德和琼斯在完成飞行回到瑞士时，受到英雄凯旋式的热烈欢迎。面对鲜花和欢迎的人群，两位英雄感慨万千。
皮卡德说：“这次飞行是梦想的胜利，也是恒心和毅力的胜利。今日的成功来之不易，我们经历过许多失败，为此做出了艰辛的努力。”“这也是为什么我们想把这次飞行献给在场的孩子们的原因，我们想借此让他们明白，有梦想是美好的，但要美梦成真必须付出艰苦的劳作。”
美好的梦想，勇敢的探索，无数的失败，不懈的努力，有了这一切，人类才取得了一个又一个划时代的成功。
飞艇的兴衰
气球是人类发明的第一种实用航空器，但是人类不满足于仅仅是飞起来，还希望实现有目标的飞行。气球在飞行时，驾驶员只能控制气球的飞行高度，要选择飞行方向和实现远距离的气球飞行，必须依靠气流的推动。由于天空中风向变化无常，气球飞行往往不能到达预期的目的地，这就影响了飞行的安全和气球应用的推广。为了克服气球的缺陷，对气球的飞行进行操纵和推进，这样飞艇出现了。早期的飞艇被称作“可操纵的气球”，在气球的吊篮上装上一台发动机，再安装上螺旋桨，飞艇就制成了。飞艇是装有发动机的气球，利用空气浮力起升，利用发动机推进。飞艇是人类发明的第一种载人的可以控制动力的飞行器。
实际上，在实现气球飞天以后，人们就发现用气球作为实用航空器是十分困难的，因此也就有人探索改进气球的飞行性能，使它能定向飞行。要解决的主要问题是飞行动力和飞行的稳定性问题。气球发明的第二年，1874年就有人提出飞艇的设计，以后出现了不少大胆的尝试。首先，出现了椭球形的气囊，用它代替球形气囊，可以减少飞行阻力。有的设计者在飞艇上安置了人力驱动的螺旋桨，试图驱动气球的飞行。各种设计方案层出不穷，但是几十年的努力都没有获得成功。原因是没有找到合适的动力装置，用人力是无法推动飞艇飞行的。飞艇的发展在等待动力技术的进步。
1852年，法国人吉法德终于获得了成功。吉法德是一位精通蒸汽机技术的工程师。1851年，他为自己制造了一台小型蒸汽机，功率2.2千瓦，重量160千克。以现代技术的眼光来看，这台蒸汽机的重量-功率比是大得惊人了，也就是说，它是相当笨重的。可是在当时的技术水平下，它却算是相当精巧的。吉法德的飞艇气囊为枣核形，长44米，最大直径12米，采用煤气为浮升气体。气囊下安置吊篮，上装自制的2.2千瓦的蒸汽机，推进用的螺旋桨由蒸汽机推动，在飞艇的尾部安装了一块三角形的风帆用作舵面。
1852年9月24日，吉法德将他庞大的飞艇运到巴黎马戏场，他就在这里起飞，吉法德驾驶着人类第一艘飞艇飞上了天空，他的时速约8千米，飞行了28千米，在巴黎附近的特拉普斯降落。这是人类第一次成功的载人可控动力的飞行。
以后，由于内燃机的发明，有了更适合飞艇使用的动力装置。19世纪末20世纪初，由于新的技术革命提供了新的动力技术和铝合金大规模冶炼技术，为飞艇技术的再一次革新创造了条件。德国人齐伯林（1838—1917年）所创造的“硬式飞艇”，成为飞艇技术的新的象征。
1838年，齐伯林出生于德国的一个伯爵家庭。19岁入伍，30年后成为陆军中将，后退役回家。退役后，齐伯林不满足安逸的生活和已经取得的成就，他将全部精力投入到了飞行事业。1887年，齐伯林开始设计制造硬式结构飞艇。到1906年，经过近20年的努力，齐伯林的工作取得了巨大的成功。他制作的飞艇，艇身全部用铝制框架，飞艇的强度、刚度和承载能力大大提高。另外，齐伯林还将飞艇的整个气囊分为十几个小气囊，这不仅是飞艇结构上的需要，而且使飞艇的安全性大大提高，这样即使有个别气囊发生破裂，也不会使整个飞艇失去全部浮升力。另外，齐伯林还对保持飞行稳定的装置、操纵装置和飞艇内部结构进行了全面的改进。
1907年，德国政府对齐伯林飞艇发生了兴趣，他们看到了飞艇在军事和运输上的实用价值，政府投资50万马克进行新型号飞艇的试飞。1908年9月，齐伯林组织的试飞持续飞行了37小时，航程3500千米，创造了飞艇飞行的新的世界纪录。
1909年，齐伯林创办了世界上第一家民用航空公司——德莱格飞艇公司，从而完成了飞艇从发展阶段到实用阶段的过渡。从1909年到1914年第一次世界大战爆发，德莱格公司共在德国国内运送旅客3.4万余人次，总航程17万多千米，总飞行时间3000多小时。
为期4年的第一次世界大战使飞艇技术更加成熟，发展速度超过了以往的几十年。大战中，交战各国共建造了几百艘飞艇，德国建造的飞艇中有88艘为齐伯林式硬式飞艇。战争期间，随着地面防空武器射击高度的不断提高，对飞艇的飞行高度和速度都提出了新的要求，军方要求齐伯林设计制作气囊容积更大的、飞行高度更高的飞艇，齐伯林不断设计制作了新型号的飞艇，并创造出飞艇飞行高度的新纪录。可以说当时展开了地面防空武器和飞艇设计制作的一场竞赛。与此同时，飞机技术迅速发展，很快显示出了巨大的优越性，齐伯林的飞艇在战争中最终还是被击败了。
战后，飞艇在远程重载运输方面一度显示出重要的实用价值，当时的飞机在这方面是望尘莫及的。英国、美国、德国都生产过大型硬式飞艇。1936年，齐伯林公司制造的20万立方米的巨型飞艇，成为飞越大西洋定期航运的重要工具，可以承载50个人和10吨货物，航程1250千米。但是，同日益发展起来的活塞式运输机比较，飞艇速度低、机动性差、体积庞大，在大风中难以控制，故在激烈竞争中处于不利地位。1937年5月6日，世界上最大的飞艇，齐伯林公司的“兴登堡”号在跨洋飞行到达目的地时，发生起火，飞艇焚毁，造成36人死亡。从此，人类航空历史上的飞艇时代结束了。
20世纪70年代，飞艇技术又开始受到人们的青睐，一些国家正在研究现代化的新型飞艇。这主要原因是新型轻质、高强、不透气材料的出现和微电子技术的发展，为飞艇的现代化提供了条件；同时，这也是能源问题和环境问题的综合要求。飞艇燃料消耗低，大约只是飞机的1/5～1／15；飞艇飞行的噪声污染比喷气式飞机要小；它的载重量大；飞行速度又在火车和汽车之上。
目前，人们还热衷于小型飞艇，它可以乘载警察，以便在空中监视地面交通，可以吊装商业广告、空中摄影、电视转播大型体育比赛场面等等。
未来的飞艇会依赖它自身的特点和优势，在人类航空领域占有一席之地。
第一架滑翔机
通常人们都认为莱特兄弟是航空领域的先驱，其实早在100多年前，英国的乔治·凯利爵士（1773—1857年）就制造了世界上第一架飞机，并驾驶它飞上蓝天。乔治·凯利也是最先系统提出航空理论的人。虽然他制造的飞机在真正意义上讲是无动力的滑翔机。但是他的理论对后来航空发展起了一定影响，我们应重新认识这位航空先驱。
乔治·凯利，1773年12月出生于英国一个贵族家庭。他从小就喜欢观察世界，并把观察到的东西详细记录下来。他尤其对鸟类的飞翔感兴趣，幻想着飞上蓝天。为了能够造一架飞上天的飞机，凯利自修了机械学，于1796年用鲸骨制造出一架模型直升机，它用羽毛作旋翼，钟表发条作为动力来转动。1799年，他又成功地设计了机动单翼飞机。1804年，乔治·凯利制造出一架机翼形状酷似风筝的简单模型滑翔机，并进行了一次成功的飞行。
滑翔机是靠其他动力装置带动才能起飞，起飞后要靠人的力量控制飞机的平衡，靠风力在天空中飞行。
1809年，凯利制造出世界上第一架滑翔机，并且在《自然哲学杂志》上发表了题为“论空中航行”的论文。这篇论文为空气动力学和飞行控制原理奠定了基础，是飞行科学的经典著作。他指出，肌肉的力量远不足以用于机械飞行。他认为，对于飞行来说，当时欠缺的唯一部件是内部燃烧的发动机，只要有了它，古老的飞行梦想很可能会成为现实。后来，他还发表了一些航空理论研究的文章，是他首先提出利用固定机翼产生升力和利用不同翼面控制飞机的概念，这是使飞机成为可能的第一步。
凯利坚持不懈地进行航空理论研究，并继续研究制作滑翔机。1849年，70多岁的凯利又造出一架滑翔机，一个10岁的男孩乘坐上面，进行了成功的首次载人飞行。
1853年，凯利再次造出一架比1849年那架还重、并带有刹车装置的滑翔机，同他的马车夫一起乘上滑翔机，驾机安全地飞越了家乡的山谷。这些飞行成功地完成了滑翔机载人飞行，实现了人类在天空中飞翔的愿望！
凯利善于从各种动物的飞行中获取灵感。通过观察苍鹭的飞行，他认识到弧形翼的支撑作用，并以此确立了滑翔机和后来喷气机的设计原理：缓慢飞行需用细长翼，短程迅速飞行需用宽短翼。通过对海豚等的观察，创立了“流线型”理论。他对飞机机翼的某些设想，与一些现代飞机几乎完全一样。由于乔治·凯利在研究航空科学方面的功绩，他被誉为“英国航空之父”。
1974年，人们为了纪念乔治·凯利所做的贡献，将他的名字列入美国加州国际航空太空博物馆的名人堂。
