Аэростат — летательный аппарат, использующий подъёмную силу заключённого в газонепроницаемую оболочку подъёмного газа (водород, гелий, светильный газ, тёплый воздух), имеющего плотность меньшую, чем плотность атмосферного воздуха (см. Аэростатика). А. подразделяются на свободные аэростаты (СА), привязные аэростаты (ПА) и дирижабли.
Подъём СА, ПА и статический подъём дирижабля осуществляются вследствие избыточной аэростатической силы. Изменение высоты полёта СА при подъёме достигается увеличением подъёмной силы посредством сбрасывания части балласта или повышением температуры подъёмного газа, а при снижении — уменьшением подъёмной силы путём выпуска части газа через специальный клапан или охлаждением подъёмного газа. ПА при подъёме, стоянке на высоте и спуске удерживается привязным тросом. СА используются для многосуточных полётов (дрейфов) с различной аппаратурой (см. Дрейфующий аэростат). для кратковременных полётов в автоматическом режиме и с экипажем (см. Стратостат), для спортивных, исследовательских, военных и других целей. ПА используются для подъёма исследовательской аппаратуры, средств связи, радиолокаторов, ретрансляторов, метеозондирования и других целей. Дирижабли могут использоваться для транспортных перевозок, экспедиционных полётов, ведения разведки, поиска подводных лодок, затонувших судов, мин, косяков рыб, для спасательных работ, рекламы, туристических полётов и т. п.
Историческая справка. Первый проект А. был разработан итальянским учёным Франческо де Лана Торци в 1670. А. представлял собой летающую лодку (барку), подъёмная сила которой создавалась путём откачки воздуха из четырёх медных шаров, движителем являлся парус .
5 июня 1783 во Франции братья Ж. и Э. Монгольфье продемонстрировали полёт СА. Тепловые аэростаты братьев Монгольфье, название «монгольфьерами», изготовлялись из льняной ткани, обклеенной с двух сторон бумагой. Они наполнялись у земли воздухом, нагретым до 70—100°С. 21 ноября 1783 французские воздухоплаватели Пилатр де Розье и д'Арланд на «монгольфьере» (2) совершили полёт, продолжавшийся около 25 мин. В том же году член Петербургской АН Л. Эйлер вывел формулы для расчёта подъёмной силы А.
По поручению французской АН Ж. Шарль в 1783 вместе с механиками братьями Робер разработал и построил А., наполненный водородом (3). Оболочка А. была изготовлена из лёгкой шёлковой ткани, покрытой раствором каучука. 1 декабря 1783 Шарль и М. Н. Робер совершили на этом А. («шарльере») первый полёт, длившийся 2 ч. В полёте была определена температура воздуха на высоте 3400 м. В дальнейшем применялись как «монгольфьеры», так и «шарльеры», получившие общее название «воздушные шары». В 1785 Пилатр де Розье для перелёта через Ла-Манш построил А. особой конструкции, так называем «розьер» (4). С 1794 для наблюдения за полем боя стали использоваться ПА, имевшие шаровидную форму и поднимавшиеся на двух канатах на высоте до 500 м. СА использовались для развлекательных и научных целей.
Демонстрации полёта СА без людей («шарльера») в России впервые состоялись в Петербурге (24 ноября 1783) и Москве (19 марта 1784). Первые полёты с человеком были осуществлены Ж. Гарнереном 20 июня и 18 июля 1803 в Петербурге и 20 сентября 1803 в Москве. В 1804 летом Петербургской АН был организован полёт академик Я. Д. Захарова и фламандского физика и воздухоплавателя Э. Робертсона. Во время этого полёта на высоте 2500 м впервые проводились аэрологические наблюдения.
16 сентября 1804 французский физик Ж. Гей-Люссак поднялся на СА на высоту 7 км. С 1823 для наполнения СА, кроме водорода, стал применяться более дешёвый светильный газ, что способствовало значительному увеличению числа полётов в Европе и США. В 1861—1866 в Великобритании на СА проводились систематические метеорологические наблюдения. В 1875 Г. Тиссандье поднялся на СА на высоту 8,6 км, применяя кислородные подушки.
Большой вклад- в развитие воздухоплавания внёс Д. И. Менделеев, внедривший (1874—1875) в практику полётов А. высотомер высокой точности и выдвинувший идею стратостата с герметичной кабиной. Пионером аэрологии в России был академик М. А. Рыкачёв. С 1868 он совершал полёты на СА. на которых устанавливались психрометр, анероид и термометры. Учитывая сложность и высокую стоимость полётов с людьми, профессор М. М. Поморцев предложил применять небольшие шары-зонды для замера скорости ветра на высотах. В 1892 в Германии был осуществлён запуск первого шара-зонда, т. е. небольшого А., снабжённого самопишущими приборами для замера температуры и давления.
Военное применение СА началось в 1849 во время войны Италии против Австрии за независимость. Австрийцы для бомбардировки Венеции применили небольшие тепловые СА (объёмом 82 м3) с подвешенными к ним зажигательными и разрывными бомбами. ПА применялись во время Гражданской войны в США в 1861—1865.
Французский воздухоплаватель А. Жиффар в 1867 построил ПА объёмом 5 тысяч м3, а для Парижской выставки 1878 — ПА сферической формы объёмом 25 тысяч м3 и высотой 55 м, в гондоле которого на высоте 500 м поднималось 40 пассажиров. ПА и СА применялись во время франко-прусской войны 1870—1871. При осаде прусскими войсками Парижа за 4 месяца блокады на 66 СА объёмом 1000—2000 м3 из Парижа было отправлено около 3 миллионов писем и более 150 пассажиров, причём обратная связь осуществлялась при помощи голубей, вывозимых на А. Во время Парижской коммуны СА применялись для разбрасывания листовок. Англичане использовали ПА в колониальных войнах 1885 и в войне с бурами 1899—1902. Япония применяла ПА с 1891, сначала в войне с Китаем, а позднее против русский войск в боях под Порт-Артуром.
В 1893 в Германии капитан А. Парзеваль разработал более совершенную конструкцию ПА так называемого змейкового типа с удлинённым корпусом (5), позволявшим вести наблюдения при скоростях ветра до 15—17 м/с на высоте до 1 км. В 1885 в России была создана воздухоплавательная кадровая часть, возглавляемая А. М. Кованько. В 1897 шведский исследователь С. Андре безуспешно пытался на специально оборудованном СА объёмом 5 тысяч м3 достигнуть Северного полюса.
В конце XIX в. начали организовываться аэроклубы, объединявшие спортсменов-воздухоплавателей. 12 апреля 1899 состоялось первое состязание СА. К началу Первой мировой войны в этих соревнованиях участвовали сотни СА. Спортивные СА поднимались на высоту свыше 8500 м, продолжительность полётов составляла до 36 ч. Рекордная высота 10800 м была достигнута в 1901 немецкими воздухоплавателями Дермсоном и Зюрингом. 8—10 февраля 1914 пилот Берлинер пролетел 3052,7 км. Рекорд продолжительности полёта принадлежал немецкому пилоту Каулену, находившемуся в полёте 13—17 февраля 1914 в течение 87 ч. Развитие воздухоплавания на ПА и СА в значительной мере способствовало развитию практической метеорологии и созданию дирижаблей.