Según crónicas de la época, el primer vuelo realizado con éxito de un globo de aire caliente, fue gracias al padre Bartolomeu Lourenço de Gusmão, un portugués nacido en Brasil en la época colonial, que logró alzar el vuelo de un aerostato, al que denominaría passarola, el 8 de agosto de 1709 en la corte de Juan V de Portugal, en Lisboa.
En la demostración, la passarola se elevó unos 3 metros por encima del suelo, dejando impresionados a los observadores, y ganándose el apodo de Padre Volador. No se conservaron descripciones detalladas del acontecimiento, probablemente debido a que fueron destruidas por la inquisición, pero algunos diseños fantasiosos de la excéntrica aeronave salieron en el periódico vienés Wienerische Diarium de 1709. Según una crónica de ese periódico, el aparato consistía en un globo de papel grueso, que dentro contenía un cuenco con fuego, y que consiguió elevarse más de veinte palmos. No obstante, la passarola no influyó en los desarrollos de la aviación que ocurrirían posteriormente.
El primer estudio de aviación publicado fue Sketch of a Machine for Flying in the Air (en español: esbozo de una máquina para volar por el aire), de Emanuel Swedenborg, publicado en 1716. Este esbozo de máquina voladora consistía en un fuselaje y dos grandes alas que se moverían a lo largo del eje horizontal de la aeronave, generando el empuje necesario para su sustentación en el aire. Swedenborg sabía que su máquina jamás volaría, pero decía que los problemas que existían en su diseño serían resueltos en el futuro. Sus palabras fueron:
"Parece más fácil hablar de una máquina capaz de volar, que de construir una capaz de alzar el vuelo, debido a que esto requiere una mayor cantidad de fuerza de la que el hombre es capaz de generar, y menos peso que el de un cuerpo humano. La ciencia mecánica tal vez podrá ayudar, como una fuerte barra en espiral. Si estos requisitos se cumplen, tal vez un día sabremos mejor como usar este diseño y así realizar las mejoras necesarias para intentar cumplir lo que nosotros actualmente, apenas conseguimos describir. Tenemos pruebas suficientes y ejemplos en la naturaleza que nos dicen que volar sin peligro es posible, aunque cuando se realicen los primeros intentos, posiblemente tendremos que pagar por la falta de experiencia, con un brazo o una pierna (quebrada)."
La fuerte barra en espiral descrita por Swedenborg es lo que actualmente se conoce como hélice. Él sabía que la sustentación y la manera de generar esa sustentación serían indispensables para la creación de un aparato capaz de volar por medios propios.
El primer vuelo humano del que se tiene noticia fue realizado en París el 15 de octubre de 1783. El doctor Jean-François Pilâtre de Rozier y el noble François Laurent d'Arlandes, realizaron el primer vuelo libre en una máquina creada por el hombre. Consiguieron volar durante 25 minutos, recorriendo 8 kilómetros en un globo de aire caliente, inventado por los hermanos Montgolfier, dos fabricantes de papel.
El aire dentro de la cámara de aire del globo se calentaba por una hoguera de madera. El globo tenía el inconveniente de que era incontrolable, volaba donde el viento le llevase. Este globo, por ser bastante pesado, alcanzó una altura máxima de apenas 26 metros. Los hermanos Montgolfier continuaron fabricando otros globos, logrando varios vuelos con éxito, lo que hizo que la experimentación de vuelos con globos se extendiera por Europa a lo largo del siglo XVIII. Los globos permitían la profundización en los conocimientos acerca de la relación entre altitud y atmósfera. Incluso Napoleón Bonaparte planeó usar globos en una posible invasión francesa a Inglaterra.
Otros inventores, como el francés Jacques Charles, sustituyeron el aire caliente por hidrógeno, que es un gas más ligero que el aire. Pero de igual forma, los globos seguían sin poder ser dirigidos, y solamente la altitud era controlable por los aviadores.
En el siglo XIX, en 1852, el ingeniero francés Henri Giffard inventó el dirigible, que es una máquina más ligera que el aire, y se diferencia del globo en que su dirección sí podía ser controlada a través del uso de timones y motores.
El primer vuelo controlado de un dirigible se realizó el 24 de septiembre de ese mismo año en Francia, controlado por el propio Giffard, logrando recorrer 24 kilómetros, a una velocidad de 8 km/h usando un pequeño motor a vapor. A lo largo de finales del siglo XIX y en las primeras décadas del siglo XX, el dirigible fue un método de transporte de confianza.
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