Les premiers vols sont réalisés par des plus légers que l’air.

Un peu de technique

Pour faire s’élever un « plus léger que l’air », celui-ci doit satisfaire à un principe énoncé par Archimède. Il affirme qu’un corps, plongé dans un fluide, subit une force dirigée vers le haut. On peut établir que  cette force va vaincre le poids à la condition que la densité du ballon soit inférieure à celle de l’air. Aussi, pour être précis, devrait-on dire les « moins denses que l’air ».
Deux solutions sont techniquement envisageables :

• Primo, utiliser de l’air chaud qui est composé de molécules plus agitées que l’air froid. L’air chaud contient moins de matière dans un volume donné : il est moins dense. L’air chaud est la solution technique choisie par les frères Montgolfier. Bien sûr, l’enveloppe et la nacelle doivent être légères et, une fois en l’air, progressivement, l’air emprisonné se refroidit ce qui fait redescendre le ballon.
• deuzio : utiliser des molécules plus légères que celles de l’air. Dans ce cas, le ballon peut ne pas redescendre et s’arrête à une altitude limite. Techniquement, la différence de pression augmentant lors de l’ascension, la membrane constituant le ballon est soumise à des contraintes qui vont la faire céder.

On peut aussi envisager un aéronef combinant les deux solutions.

Premiers ballons à air chaud

Les frères Étienne et Joseph Montgolfier font faire son premier vol à une montgolfière à Annonay, le 25 avril 1783 et elle aurait atteint une hauteur d’environ 300 mètres.

La curiosité engendrée par cette première les emmène à Versailles où ils réalisent, le 19 septembre 1783, en présence du roi Louis XVI, un vol dans un superbe ballon en toile encollée de papier sur laquelle est peint un décors. Les passagers sont un coq, un canard et un mouton. Le ballon s »élève puis l’enveloppe se perce et redescend lentement. Le glorieux équipage est sain et sauf.
Le premier vol habité par des humains est effectué  le 19 octobre 1783, avec un ballon captif, c’est a dire relié au sol. Il y a des humains certes (Jean-François Pilâtre de Rozier et Giroud de Villette) mais le coq le mouton et le canard auraient fait l’affaire !

Le 21 novembre 1783, premier vol habité dans une montgolfière où avaient pris place Jean-François Pilâtre de Rozier et le Marquis d’Arlandes.

Premiers ballons à gaz

C’est le physicien Jacques Charles qui,  le 27 août 1783 libère un premier ballon à gaz rempli de dihydrogène à Paris, devant l’École militaire. Le ballon, parcourt 25 km.
Jacques Charles est avant tout un scientifique qui étudie les gaz et travaille sur les propriétés du dihydrogène. Rien ne le destine à être un précurseur de l’aéronautique … sauf sa curiosité et son sens de l’expérimentation.
Le 1 décembre 1783,  il embarque accompagné de Marie-Noël Robert   dans un ballon du même type au-dessus du jardin des tuileries à Paris.
Officiellement, on peut toujours parler de « Charlière »  (par opposition à la mongolfière)  pour distinguer ces deux aerostats mais le terme est moins courant.
Aujourd’hui, Charlière et Mongolfière se partagent encore le ciel des plus légers que l’air. La Mongolfière présente l’avantage de pouvoir être contrôlée verticalement car on peut réchauffer l’air pour monter et le laisser se refroidir pour redescendre mais il faut pour cela brûler pas mal d’énergie. La Charlière est utilisée pour des ballons météo ou des ballons captifs de parcs d’attraction. C’est également a bord d’une Charlière que Bertrand Piccard fit le premier tour du monde en ballon ou bien encore que Felix Baumgartner a pu atteindre l’altitude de 39 000 m puis se lancer dans une chute libre pour passer le mur du son.
Revenons au 18ème siècle. Les années suivant 1783 vont être l’occasion pour de nouveaux intrépides de faire du vol en ballon. Mais une fois en l’air on se déplace au bon gré du vent.

Les autres pionniers des plus légers que l’air

En ballon, et c’est encore vrai aujourd’hui, on sait d’ou l’on décolle mais pas ou l’on va regagner le plancher des vaches. Si cela peut apparaître romantique pour certains, d’autres plus pragmatiques préfèrent attendre le jour où les vents sont bien orientés pour décoller.

7 janvier 1785, traversée de la Manche Jean-Pierre Blanchard et John Jeffries dans le sens Angleterre-France et dans un ballon gonflé à l’hydrogène.

15 juin 1785, Jean-François Pilâtre de Rozier, et Pierre-Ange Romain se tuent dans ce qui est le premier accident l’histoire de l’aviation, en tentant la traversée de la manche dans le sens France-Angleterre.
Jusqu’à la moitié du 19ème siècle, le ballon est une attraction de  foire.
L’invention de la photographie lui donnera une autre orientation avec le premier cliché aérien réalisé par NADAR en 1858.
Dans le principe du vol, en près d’un siècle, il n’y a pas eu de progrès et les ballons volent au grès du vent ou en mode captif. La solution la plus sure pour maîtriser la trajectoire de l’engin, c’est encore de lui
ajouter une hélice et un gouvernail. Mais il faut un moteur. Le projet d’embarquer un cheval avait bien été évoqué mais rapidement abandonné (on se demande pourquoi ?).

24 septembre 1852: premier vol d’un dirigeable par Henry Giffard
Le moteur a vapeur souffre d’un désavantage de poids : il consomme beaucoup d’eau et il est nécessaire d’embarquer une cuve, évidemment bien lourde pour un ballon. Ce même Henri Giffard inventera en 1858 un système de recyclage de l’eau.
Complément :
A lire l’excellent article sur la poussée d’Archimède