Полотно, оклеенное бумагой, как материал для изготовления оболочки аэростата, предназначенного для полета людей, был ненадежен. В дело пошли шкуры и кишки животных. Для уплотнения проницаемых для воздуха матерчатых аэростатных оболочек получила распространение бордюшированная оболочка тонких кишок коров, свиней и овец. Бордюшированную тонкую пленку клеили из желатина, глицерина и соды, наклеивали на материю с внутренней стороны шара. В дальнейшем несущие оболочки стали изготавливать из алюминия, дюралюминия, титана и синтетических материалов. Для нагрева и поддержания температуры несущего воздуха сначала пользовались соломой, ветками и каменным углем, затем перешли на нефть и горючие газы. Вместе с горючими газами появляются горелки с регулирующими устройствами и механизмы автоматического поддержания температуры горячего воздуха в оболочке/12/.
23 июня 1784 года монгольфьер с экипажем из двух человек поднялся на высоту 4000 м. Полеты, выполняемые пилотами на высотах более 4000 м, сегодня называют «высотными». Как известно, работоспособность человека на подобных высотах заметно снижается. Причинами ухудшения являются: недостаток кислорода, понижение атмосферного давления и низкая температура воздуха. Уже более ста лет тому назад французский биолог и естествоиспытатель Поль Бер провел и для наших дней актуальные исследования по воздействию на организм человека пониженного и повышенного барометрического давления, которые составляют основу научных представлений о сущности декомпрессионных расстройств. Он неоднократно подвергал себя воздействию различных величин давления разреженного воздуха в барокамере на высотах 8000–8800 м. Результаты своих исследований он в 1878 году опубликовал в книге «Барометрическое давление»/13/.
В 1881 году В. В. Пашутин предложил термин «кислородное голодание» и дал классификацию заболевания. У земли и на больших высотах процентное содержание главных составляющих воздуха — азота и кислорода — остается неизменным: 78 % азота и 21 % кислорода. Однако на больших высотах воздух становится разреженным. При дыхании подобным воздухом и начинается «кислородное голодание»: функциональные расстройства организма, связанные с ухудшением нормального газообмена в организме/14/. При этом возникают: головная боль, чувство тяжести в голове с мгновенным засыпанием, апатия, усталость и полная отчужденность. Опыты, проводимые в середине XX века в высотных барокамерах, нацеленные на безопасное пребывание пилота на больших высотах, позволили летчикам и стратонавтам начать успешное завоевание заоблачных высот. Е. Е. Чертовский в своей книге «Стратосферные скафандры» (1940) приводит первые шаги пути, по которому шла авиационная медицина, преодолевая высотные барьеры «кислородного голодания». «При снижении барометрического давления в высотной барокамере вдвое (с 760 мм рт. ст. до 380 мм рт. ст.) и одновременном увеличении процентного содержания кислорода в атмосфере камеры тоже вдвое (с 21 % до 42 % О2) у находящегося в камере испытуемого кислородного голодания не возникало». В связи с подобными опытами Е. Е. Чертовский приводит в книге известное общее понятие о так называемом «парциальном давлении» в дыхательной газовой среде (азот, кислород):
«У земли при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. с содержанием кислорода 21 % величину его парциального давления можно определить по формуле:
0,21 * 760» 160 мм рт. ст.
При снижении давления до 380 мм рт. ст. и увеличении содержания кислорода с 21 % до 42 % парциальное давление кислорода в дыхательной среде барокамеры остается тем же:
0,42 * 380 «160 мм рт. ст.»
По мнению Е. Е. Чертовского, если принять за основу и исходить из необходимости сохранения стабильности парциального давления кислорода, допуская при этом понижение общего давления, то в определенных практически значимых допустимых пределах можно с помощью приборов обеспечивать пилоту достаточно продолжительное время вполне безопасное пребывание в полете на больших высотах/15/. Но вернемся к началу воздухоплавания. Успешные высотные полеты аэростатов позволили ученым приступить к исследованию атмосферы — основы жизни на земле.