L'aérostation est la technique qui permet le vol au sein de l'atmosphère terrestre en utilisant des engins plus légers que l'air. L'histoire de l'aérostation commence véritablement à la fin du d'abord avec les ballons gonflés à l'air chaud, puis à l'hydrogène, et enfin avec une combinaison des deux techniques pour les vols de longues durées. Elle conduit au développement des dirigeables qui, un temps, concurrenceront le transport aérien par avion, avant de s'interrompre tragiquement avec l'accident du Hindenburg en 1937. L'aérostation est, au début du , essentiellement une activité de sport et de loisir. Les ballons restent utilisés à des fins scientifiques, en météorologie en particulier. Des projets de dirigeables renaissent périodiquement pour le transport de charges encombrantes et pondéreuses. Elle a été récemment démocratisée grâce aux retours des grands ballons captifs notamment à Paris et Disneyland Paris, avec la société Aerophile.
Premiers essais thumb|Figure fantaisiste de la Barque imaginée en 1709 par Bartolomeu Lourenço de Gusmão, pour s'élever et se diriger dans les Airs - Bibliothèque nationale de France.
Les premières expériences enregistrées de vols de ballons remplis d'air chaud furent celles effectuées en présence du roi Jean V du Portugal en par un prêtre portugais, Bartolomeu Lourenço de Gusmão. Le ballon construit en papier aurait atteint une hauteur de .
En 1736, un physicien portugais nommé Gusmann s'élève à l'aide d'un aérostat, mais l'expérience s'achève par un échec, le ballon s'accrochant à une corniche du palais royal.
Les frères Étienne et Joseph Montgolfier font leurs premiers essais avec un ballon de papier rempli d'air chaud en 1782 et de nombreuses anecdotes non documentées rendent compte de ces vols. Le premier vol d'une montgolfière aurait eu lieu à Annonay, en Ardèche, le et elle aurait atteint une hauteur d'environ . La première démonstration publique a lieu à Annonay, le en présence des États particuliers du Vivarais et la montgolfière dépasse l'altitude de . Ce vol leur ouvre les portes de la cour de Versailles où ils envoient dans les airs, le , en présence du roi Louis XVI, un coq, un canard et un mouton, comme passagers d'un ballon de de diamètre. Ceux-ci parcourent plus de à une hauteur de ouvrant ainsi la voie aux vols habités. thumb|Gravure représentant le habité à la Folie Titon, le .
Le , le physicien Jacques Charles avec l'aide des frères Robert, lâche le premier ballon à gaz rempli d'hydrogène à Paris, devant l'École militaire. Le ballon, inhabité, se pose à Gonesse, plus loin.
Le , le premier vol habité par des humains est effectué, à la manufacture de Jean-Baptiste Réveillon à la Folie Titon, avec un ballon captif (relié au sol). Il emporte deux personnes : Jean-François Pilâtre de Rozier et Giroud de Villette jusqu'à d'altitude.
Premiers vols en ballons libres center|thumb|upright=2.5|Ascensions aérostatiques les plus remarquables jusqu'en 1836.
Le début réel de l'aérostation est marqué par le succès des frères Montgolfier, le à Paris, avec le vol de leur montgolfière où avaient pris place Jean-François Pilâtre de Rozier et le Marquis d'Arlandes.
Le , dix jours après, Jacques Charles et Marie-Noël Robert volèrent au-dessus des jardins des Tuileries à Paris avec un ballon à gaz, rempli à l'hydrogène.
L'année 1784 verra ensuite un grand nombre d'essais d'envol de montgolfière dont de nombreux réussis. Cela en France (voir Charles Dallery), mais également dans les États de Savoie, en Angleterre et en Italie.
Le , envol à Lyon du ballon Le Flesselles, une énorme montgolfière de plus de , pilotée par Jean-François Pilâtre de Rozier avec à son bord Joseph Montgolfier.
Le , la foule rassemblée sur le Champ de Mars à Paris assiste à l'ascension d'un aérostat gonflé à l'hydrogène et piloté par Jean-Pierre Blanchard. Le ballon, muni d'une hélice actionnée à la main et poussé par le vent, franchit la Seine et revient pour se poser rue de Sèvres.
Le , premier vol hors de la France. Après un premier essai infructueux en avril de la même année en raison du poids trop important des décorations de l'aérostat, le premier vol habité dans les États de Savoie eu lieu. Le voyage fut réalisé par Xavier de Maistre et Louis Brun, partant des hauteurs de Chambéry pour se poser dans la vallée, sur le territoire de Triviers...
Le , vol de la première femme, Élisabeth Tible, avec M. Fleurant dans la montgolfière La Gustave (baptisé ainsi en l'honneur du roi de Suède Gustave III, présent ce jour-là).
Le , triple record du monde, de Jean-François Pilâtre de Rozier et du chimiste Louis Joseph Proust à bord de la montgolfière La Marie-Antoinette conçue par Étienne Montgolfier : distance , vitesse et altitude environ.
Le , Jean-Pierre Blanchard et John Jeffries accomplissent pour la première fois la traversée de la Manche dans le sens Angleterre-France dans un ballon gonflé à l'hydrogène..
Le , Jean-François Pilâtre de Rozier, qui tentait également de traverser la Manche mais dans le sens inverse, c'est-à-dire contre les vents dominants, se tue avec Pierre-Ange Romain en raison de l'incendie en vol de leur ballon mixte, montgolfière et ballon à gaz.
Ce drame qui est le premier accident aérien, va mettre un frein aux divers envols de ballon à air chaud. Il va falloir attendre la Révolution française, où André-Jacques Garnerin sera nommé « Aérostatier des Fêtes Publiques » pour que les ascensions reprennent.
Usage dans l'armée thumb|200px|Ballon L’Entreprenant au Blocus de Mayence, 1795.
L'utilisation d'aérostats dans un cadre militaire concerne surtout les ballons à gaz, dont la durée de vol n'est pas limitée par le poids du carburant embarqué. La Compagnie d'aérostiers, créée en France le Maurice Denuzière Helvétie, Fayard, 2010, est la première unité aérienne militaire du monde.. La première utilisation d'un ballon, L’Entreprenant, à des fins de renseignement militaire a lieu pendant la bataille de Fleurus en . Il n'y aura pas d'autre utilisation avant la guerre de Sécession.
Les Britanniques utilisent les ballons sur le front ouest de la Deuxième Guerre des Boers, notamment lors de la bataille de Magersfontein en 1899.
Durant la Première Guerre mondiale, un usage intensif en est fait pour les réglages d'artillerie. Ils sont mis en compétition avec l'aviation qui en est encore à ses débuts.
La Seconde Guerre mondiale marque la fin de ce type d'usage. Les ballons à gaz ont plutôt un usage défensif, pour gêner les mouvements de l'aviation.
Premier usage à la bataille de Fleurus
Le chimiste Louis-Bernard Guyton de Morveau, membre du Comité de salut public, convainc ses pairs en de commander la construction d'un ballon « aisément utilisable en campagne et capable d'emporter deux observateurs » à des fins militaires. Le comité décide, le , la construction de ce ballon. Jean-Marie-Joseph Coutelle, physicien, est le responsable du projet qui est réalisé dans l'ancien domaine royal de Meudon, il a pour adjoint un autre physicien, Nicolas-Jacques Conté. Le ballon, L'Entreprenant, est prêt le : construit en taffetas recouvert d'un vernis, il a un diamètre de dix mètres, il est gonflé en une quinzaine d'heures avec de l'hydrogène fabriqué sur place à l'aide de fourneaux. Un essai en captif est effectué, à au-dessus de la Seine, Coutelle armé d'une lunette peut faire des observations à grande distance. Le , la première compagnie d'aérostiers est créée, Coutelle en est le chef. Ils partent pour rejoindre l'armée de Sambre-et-Meuse qui se bat à Maubeuge. Le a lieu la première ascension d'observation sous le feu de l'artillerie autrichienne. Ils vont ensuite se déplacer jusque devant Charleroi avec le ballon gonflé tiré sur (la fabrication de l'hydrogène étant une opération trop complexe et trop longue) pour faire des observations le 24 et le 25. Le , les deux aérostiers Coutelle et le général Morlot renseignent l'état-major français sur les mouvements des Autrichiens du champ de bataille. Le ballon participe ainsi pour la première fois à la capitulation d'une armée lors de la bataille de Fleurus. L'ennemi autrichien est désorienté et démoralisé de voir toutes ses actions à découvert..
Une deuxième compagnie est créée, ainsi qu'une école au château de Meudon où neuf autres ballons sont construits : six sphériques, le Vétéran, le Précurseur, le Svelte, le Télémaque, l'Hercule, l'Intrépide ainsi que trois cylindriques, le Martial, l’Émule et le Céleste.. La première compagnie est capturée à Wurtzbourg, le à la suite de la retraite de l'armée française. Les ballons captifs sont difficiles à déplacer, les fours en brique pour produire l'hydrogène sont longs à construire, le gonflage durait de douze à quinze heures, autant de facteurs défavorables. Ils sont pourtant embarqués pour la campagne d'Égypte mais les deux navires où se trouve tout le matériel coulent. De retour en France, Bonaparte, adepte d'une guerre de mouvement qui s'accorde mal de ballons très statiques, démantèle les compagnies d'aérostiers le et ferme l'école. Les ballons ne seront réutilisés qu'une quarantaine d'années plus tard.
Fabrication des aérostats militaires au château de Meudon fin du . Aquarelles sur papier de Nicolas-Jacques Conté.
Application à la cartographie Dès 1784, alors que les frères frères Montgolfier réussissent le premier vol en ballon, la possibilité d'appliquer cette nouvelle technologie à la cartographie retient l'attention des savants. Les premiers essais géodésiques, le lever topographique, semblent d'abord concluants, grâce à la technique de triangulation. L'instabilité du ballon - accrue par le fait qu'il était retenu par une corde attachée au sol - et l'aspect subjectif des mesures (à l'œil nu) constituaient toutefois un obstacle à son adoption. Cette application a notamment fait l'objet d'une étude par Antoine-François Lomet, ingénieur des ponts et travaillant à la mise en place de renseignements géographiques à l'École PolytechniqueMémoire sur l'emploi des machines aérostatiques aux reconnaissances militaires et à la construction des cartes géographiques Journal de l'École polytechnique, An X.. Or, durant la même année, Napoléon démantèle les compagnies d'aérostiers, mettant du même coup fin à l'utilisation du ballon à des fins militaires, invoquant les coûts d'entretien prohibitifs. Ainsi donc l'idée d'utiliser l’aérostation au service de l'information géographique perd du terrain et elle est abandonnée au profit de la mesure directe au sol, permettant l'utilisation d'outils adaptés..
Ballons montés au secours de Paris
right|120px Les ballons à gaz vont pourtant reprendre du service lors du siège de Paris par les Allemands en 1870. Nadar, qui a déjà auparavant réalisé la première photographie aérienne en ballon grâce aux frères Louis et Jules Godard, aéronautes accomplis (coopération entre 1858 et 1863), créé une « compagnie d'aérostiers » qui a pour charge de rompre le siège et de permettre d'envoyer du courrier à l'extérieur. Des personnalités politiques vont pouvoir aussi « s'échapper » comme Léon Gambetta. En un peu moins de six mois, 66 Ballons montés vont transporter de courrier. Cinq seulement seront pris par les Allemands, chiffre faible si on tient compte que la direction du voyage n'était pas complètement contrôlée et qu'il fallait compter avec les caprices des ventsLes ballons de Vaugirard". Résumé d'un article de André Cauderlier in Bull. Soc. hist. & arch. du arrondt de Paris – "..
Une compagnie d'aérostiers est créée dans le cadre de l'armée de la Loire, organisée par Gaston Tissandier (lui-même échappé du siège de Paris en ballon), avec pour double but d'assister l'armée sur le champ de bataille et de tenter des vols vers Paris. Les deux échouent.
En souvenir de ces exploits, d'importants concours de ballons sont organisés lors des Jeux olympiques d'été de 1900 à Paris.
Le Zénith : premier drame de l'altitude