Le premier projet de ballon fondé sur un raisonnement de physique est l’oeuvre du jésuite italien Francesco Lana de Terzi. «Je ne vois aucune difficulté qui puisse s’opposer à la réussite de mon invention, disait-il avec assurance, si ce n’est celle-ci, qui paraît devoir l’emporter sur toutes les autres: Dieu ne permettra peut-être jamais qu’une telle machine puisse réussir en pratique, afin d’empêcher plusieurs conséquences qui porteraient la perturbation au milieu des sociétés humaines…» (Les dirigeables tragiques, Jacques Mortane, Baudinière, 1938). Son idée, consignée dans un manuscrit de 1670, consistait à laisser s’élever dans l’atmosphère un véhicule de poids spécifique inférieur à l’air. L’Académie des sciences de Paris en rappelait le principe dans un rapport du 23 décembre 1783 («Les premiers aérostats», in Faits de civilisation, L’Accueil, 1964, n°4), tandis que l’aérostation prenait un nouveau départ après plus d’un siècle de gestation: «Cette machine consiste en quatre globes de cuivre vidés de l’air qu’ils contiennent qui, par l’excès de légèreté résultant de leur capacité, doit être en état de la faire flotter au milieu de ce fluide.» Sévèrement critiqué par ses contemporains, ce vaisseau du ciel ne fut jamais construit, car on considérait que des sphères de cette dimension ne pouvaient résister à la pression atmosphérique. A cette époque, le doute tenaille à tel point la communauté scientifique qu’aucun projet ne sortira plus des carnets à dessin des inventeurs jusqu’à ce que les Français Etienne et Joseph de Montgolfier prouvent concrètement qu’il est possible de vaincre la pesanteur... Pour démontrer ce principe, ils conçoivent un globe de toile doublé de papier, d’un diamètre d’une dizaine de mètres et consolidé par un réseau de ficelles. Les différentes pièces de ce ballon sont assemblées au moyen de boutons. La toute première ascension a lieu à Annonay le 5 juin 1783, devant un aréopage de curieux et quelques représentants des Etats particuliers du Vivarais. Leur but est de contrer la pesanteur du conformisme. A la suite de leur succès, les Montgolfier résumèrent leur expérience dans un mémoire («Les premiers aérostats», op.cit.) qui ouvrira de nouvelles perspectives: «Deux hommes avaient suffi pour monter la machine et huit pour la retenir. Au signal donné, ils lâchèrent les cordes et elle s’éleva par un mouvement accéléré […] jusqu’à la hauteur d’environ mille toises (2’000 mètres). Un vent à peine sensible vers la surface de la Terre la porta à mille deux cents toises (2’400 mètres) du point de départ. Elle resta dix minutes en l’air; la déperdition du gaz par les boutonnières, par les trous d’aiguilles et les imperfections de la machine, ne lui permettant pas d’y rester davantage.» La machine descendit si légèrement qu’elle ne brisa ni les ceps ni les échalas de la vigne sur lesquels elle s’est posée.

Le ballon avait volé à l’air chaud, mais cette manière de procéder fut très vite remplacée par de l’hydrogène – un gaz identifié par le chimiste anglais Henry Cavendish. Cette découverte donna un nouvel essor aux expérimentations aérostatiques. Quatorze fois et demie plus léger que l’air, ce gaz est produit par l’action de l’acide sulfurique sur de la limaille de fer. Désormais, il devient évident que si une certaine quantité d’hydrogène se trouve enfermée dans une enveloppe suffisamment légère pour que le poids de l’ensemble reste inférieur à celui du volume d’air déplacé, ce dispositif s’élèvera dans les airs avec une force ascensionnelle égale à la différence des deux poids. C’est ce que tenteront d’explorer de nombreux aéronautes, certes bien souvent inexpérimentés, mais prêts à s’engager pour la science au péril de leur vie. Car ce gaz est extrêmement inflammable et donc dangereux d’utilisation. De multiples expérimentations développeront l’idée du père Lana. Désormais, les connaissances techniques et les progrès de la science accompagnent l’empirisme des pionniers. Cinquante-deux jours seulement après l’expérience d’Annonay, Jacques Charles, jeune physicien français de trente-sept ans – associé à Faujas de Saint-Fond, membre de l’Académie des sciences de Paris et principal assistant de Buffon au Jardin du roi – sera le premier à faire voler un ballon à gaz. Il est constitué d’une enveloppe de soie, vernissée pour le rendre imperméable, et n’a guère encore que quatre mètres de diamètre pour un volume restreint de 35 mètres cubes. Mais il suscite déjà une telle curiosité qu’il y aura foule au Champ-de-Mars pour assister à l’expérience. Pour parvenir à le gonfler, on aura utilisé 500 kilos de fer et 250 kilos d’acide sulfurique. L’opération aura pris quatre jours. Le système est encore artisanal, mais il démontre une modernisation certaine dans l’évolution de l’aérostation. Lorsque le ballon prend l’air et disparaît à la vue des Parisiens, il a rempli son rôle qui était de susciter l’engouement populaire et d’offrir aux constructeurs des perspectives qui ne défient plus l’imagination. La preuve est faite que vaincre la pesanteur est possible. Malheureusement, après à peine trois quarts d’heure, le ballon de Charles et Faujas creva pour avoir été trop gonflé. Il s’échoua près d’Ecouen, à une vingtaine de kilomètres de son point de départ. Devant les «derniers soubresauts du monstre», les paysans lui jetèrent des cailloux!