在飛機出現之前，氣球曾把人類帶到空中。氣球是一種無推進裝置、輕於空氣的航空器，它能飛上天空，是由於氣囊中充有密度比空氣小的浮升氣體。
中國早在五代時期就曾用竹篾紮成方架，糊上紙做成燈籠，點燃下面托盤上的松脂，夜晚升空作為軍事信號。這種信號燈被稱作“孔明燈”，它就是熱氣球最原始的形式。
熱氣球由球囊、燃燒器、吊籃三大部分構成。它的飛行原理是熱空氣輕於冷空氣而產生的升力，通過燃燒器點火、熄火的間隔時間長短，調整球囊內溫度來控制熱氣球的升降，利用不同高度層的風向來控制和調整自己的前進方向。
最早的熱氣球是由法國的蒙戈菲爾兄弟創造的。他們受到碎紙屑在火爐中燃燒以後不斷升起的啟發，進行了一系列更大規模的熱氣球試驗並取得成功。1783年，他們製造出第一個原始熱氣球，並載人在巴黎上空飛行了25分鐘，第一次實現了人類飛翔藍天的夢想。熱氣球的誕生，比美國萊特兄弟發明飛機整整早了120年。
蒙戈菲爾兄弟在表演熱氣球飛行之後，曾經向巴黎科學院報告他們的成就。科學院決定贊助氣球研究，但卻沒有把錢給蒙戈菲爾兄弟，而是給了年輕的物理學家查理教授。查理從前人的研究中得知，氫氣是空中最輕的一種氣體，人類可能利用氫氣飛行。並且，當時法國工程師羅伯特兄弟已研究出在絲綢上塗橡膠的方法，這是當時最好的不透氣材料。在羅伯特兄弟的幫助下，查理造出了世界上第一個氫氣球。但是該氣球在首次試驗中不久就爆炸了。當時的觀看者曾有人質問：“氣球有什麼用呢？”美國科學家、外交家本傑明•富蘭克林作為當時的觀看者之一，以一句著名的話反問道：“一個剛出生的孩子又有什麼用呢？”
查理研究了失敗的原因，發現是氣球升到高空時空氣壓力降低，氣囊內氫氣劇烈膨脹而引起爆炸。於是，他在氣囊上安裝了排氣用的通氣管，還為氣球配裝了砂袋和氣閥，以控制飛行狀態。1783年12月7日，改進後的氫氣球完成了氫氣球的首次載人飛行。
熱氣球最初被用於軍事中的通信聯絡和偵察。在1870年的普法戰爭中，巴黎被圍，法國人曾用氣球將人和信件送出包圍圈。由於氫氣球的升高性能好、滯空時間長，所以應用比較廣泛。
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