Проще всего спуститься под воду в надежно герметизированной металлической оболочке с иллюминаторами, которую можно спускать и поднимать с корабля на длинном тросе. Первый такой опыт проделал в 1865 году французский конструктор Базен, погрузившийся в металлической сфере на глубину 75 метров. Ограниченные технические возможности того времени помешали усовершенствованию подобных спускаемых аппаратов. Только в 1930 году появился прибор, способный опуститься на значительную глубину. Это была стальная сфера с внутренним диаметром 126 сантиметров и толщиной стенок около четырех сантиметров. Ее конструкторы — американский инженер Отис Бартон и натуралист Уильям Биб — во время первого погружения около Бермудских островов достигли глубины 420 метров. В 1934 году они спустились на глубину 910 метров. Скорчившись в три погибели в своей крошечной батисфере, где находилось также множество приборов, баллоны с кислородом и сосуды с химическим поглотителем углекислого газа и влаги, оба исследователя тридцать раз опускались в глубину и могли наблюдать через кварцевые иллюминаторы неведомый подводный мир. Связь с судном осуществлялась по телефону, и потому пионеры глубоководных исследований не чувствовали себя полностью оторванными от остального мира. Однако они прекрасно знали, что их жизнь висит буквально на волоске. Стоило оборваться стальному тросу, и тяжелая батисфера навсегда останется на морском дне. Из этого еще несовершенного прибора У. Биб и О. Бартон провели ценнейшие исследования по спектральному составу солнечного света на различных глубинах океана и сделали много интереснейших наблюдений над обитателями моря.
Главный недостаток батисферы — ее пассивность. Экипаж лишен всякой возможности самостоятельного передвижения; спуск и подъем осуществляется механизмами надводного (обеспечивающего) судна. Поэтому возникла необходимость создания свободноподвижного глубоководного научно-исследовательского аппарата, действиями которого может управлять сам экипаж. Блестяще осуществить эту идею удалось швейцарскому ученому Огюсту Пиккару.
О. Пиккар в 29 лет стал профессором физики и для выполнения некоторых своих исследований решил подняться на воздушном шаре в стратосферу. С этой целью он принялся конструировать герметичную гондолу и растяжимый подъемный баллон. Необходимые средства для постройки стратостата ему предоставил Национальный научно-исследовательский фонд Бельгии (ФНРС). В 1930 году стратостат ФНРС-1 был построен и испытан, а через год унес своего конструктора на рекордную высоту 15 781 метр.
Профессор О. Пиккар не был новичком в воздухоплавании: свой первый полет на воздушном шаре он совершил еще в 1912 году. 18 августа 1932 года О. Пиккар снова поднялся для научных исследований в стратосферу и на этот раз достиг высоты 16 201 метр. Если говорить о спортивной стороне дела, то его рекорд вскоре был побит советскими аэронавтами. В 1933 году профессор Э. Бирнбаум, пилоты Г. Прокофьев и К. Годунов поднялись на стратостате «СССР» на высоту 18 500 метров, а год спустя стратостат «Осоавиахим», пилотируемый П. Федосеенко, И. Усыскиным и А. Васенко, достиг высоты 22 километра. Высотные полеты, как и глубокие погружения, не обходятся без жертв. «Осоавиахим» потерпел аварию, и три отважных аэронавта погибли.
Спрашивается: какая может быть связь между полетами в стратосферу и проникновением на предельные глубины океана? Оказывается, самая прямая. Первым это понял О. Пиккар. В обоих случаях человек должен помещаться в герметизированной камере с давлением внутри, равным одной атмосфере. На все время полета или погружения он должен быть обеспечен необходимым для дыхания кислородом и огражден от вредного воздействия углекислого газа. Вертикальное перемещение стратостата и батискафа подчинено одной общей закономерности. Как тот, так и другой в продолжение подъема и спуска испытывают на себе изменение наружного давления. Стратостат как бы плавает в атмосфере благодаря баллону, наполненному легким газом. Значит, и батискаф нужно снабдить баллоном, наполненным веществом более легким, чем морская вода. Оболочку стратостата, окруженную воздухом, наполняют газом — водородом или гелием. Следовательно, баллон батискафа, находящийся в воде, должен содержать жидкость. Короче говоря, агрегатное состояние наполнителя должно соответствовать таковому окружающей среды. При этом условии под влиянием изменения давления содержимое баллона будет сжиматься или расширяться в такой же степени, как вещество, окружающее баллон, и его оболочка не пострадает, ибо с обеих сторон будет испытывать одинаковое давление.