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正当孟格菲兄弟准备用热气球惊艳巴黎人的时候，一位竞争者加入了这场冲向天空的竞赛。
雅克·查尔斯（Jacques Charles，1746—1823），是巴黎科学院的一名科学家。如果要列出当时最懂“气”的科学家，查尔斯一定榜上有名。因为关于理想气体的盖吕萨克定律（压强一定时，气体的体积和温度成正比）就出自他手，可惜查尔斯没有发表自己的成果。盖吕萨克本人也把这项功劳归于查尔斯，这造成了有关气体的两个定律叫法上的一些混乱，不过这些都是20年后的事了。
非常懂“气”的查尔斯在听说了孟格菲兄弟的实验后，马上就明白了气球升空的真正奥秘——大气的浮力。于是查尔斯宣称自己也能实现气球升空，在逐渐升温的气球热的感召下，他几天之中就筹集到了1万法郎。但是查尔斯没有追随孟格菲兄弟的道路，而是将目光重新聚焦在了氢气上。
从产生浮力的效果上看，氢气有着绝对的优势。在常温常压下，氢气的密度为0.0815kg/m 3 ，而空气从常温常压加热到100℃时的密度只下降了约20%（这里可以使用盖吕萨克定律简单计算出来），为0.96kg/m 3 ，两者对比足足差了1个数量级。所以对于同样质量的一团气体，氢气球体积更大，因此浮力也更大，或者承载同样的重物时，氢气球可以做得更小。
孟格菲兄弟当然也明白这一点，但是任何事物都有正反面。氢气虽轻但其泄漏也比空气快得多，要在困住氢气的同时控制住气囊的自重可不是一件容易的事情，他们兄弟俩就曾在这上面栽过跟头。
这里我们又一次看到，在创造一个实用物品这件事上，发现原理并给出设计只是迈出了一小步，在随后的制造过程中还有无数艰难险阻，首当其冲的就是材料。
在气囊漏气的困难面前，查尔斯请来了两位工程师帮手——罗伯特兄弟（Anne-Jean Robert，1758—1820；Nicolas-Louis Robert，1760—1820）。
罗伯特兄弟手中有一件孟格菲兄弟并不知晓的秘密武器，那就是一种当时只有少数人才知道的新材料——橡胶。不仅如此，他们还掌握着一项将橡胶层做薄的工艺。两人用松节油将橡胶溶解，然后将油漆状的溶液刷在丝绸上，这样就做成了气密性和韧性都很高的气囊。
第二步就是向气囊中充入氢气。尽管查尔斯设计的气球并不大，直径为3.6米，体积为25立方米，但当时氢气只能在实验室中制备，其产量以毫升计量，要生产几十立方米的氢气，没有现成的设备可以用。在实验了几次后，罗伯特兄弟终于找到了一种简单的制气方案。
原理依然是稀硫酸与铁的反应。他们找来了一个盛酒的密封橡木桶作为反应容器，底部装上铁屑，然后倒入硫酸。桶盖上有两个开孔，一个用来盛倒反应物，另一个接上一根皮管为气囊充气（见图1-4）。不过实际操作远没有说上去那么简单。稀硫酸与铁的反应是一个放热反应，大规模反应产生了大量的热，这些热量导致硫酸蒸气混入气囊。由于硫酸具有腐蚀性，因此必须尽快从气囊中将其清除。由于产生的氢气携带着大量的热，必须给气囊喷水降温，否则气囊上的铜阀门会烫得无法触碰。在消耗了远多于理想化学配比的铁和稀硫酸后（四分之一吨的硫酸和半吨的铁屑），充气终于完成了。
图1-4 查尔斯和罗伯特兄弟为气球制备氢气
1783年8月27日，查尔斯进行了一次盛大的氢气球升空表演。他放飞氢气球的地点是战神广场，即现在埃菲尔铁塔的所在地。聚集观看的巴黎市民达到了30万名之多，当时巴黎城区人口也就60万左右，实属万人空巷。围观的观众中有美国国父富兰克林。
在松开保险绳的2分钟后，氢气球就上升到了450米的高度。接着它持续飞行了45分钟，并降落在了21千米外的巴黎郊外。可惜这第一只氢气球并没有得到善待，当地的农民误以为从天而降的气球是魔鬼的使徒，用手边的农具将其打了个稀巴烂。
与此同时，孟格菲兄弟也已经抵达巴黎，而他们的热气球升空展示预定在凡尔赛宫举行。为了给国王和大臣以及见多识广的巴黎市民留下深刻印象，他们制造出一只蓝底上绘有烫金图案的华丽热气球。可惜他们的运气同样不好，一场暴风雨把刚造好的气球浇坏了。
为了能按预定计划升空，他们又加班赶制出了一个新气球。新气球直径为12.5米，总高度达到了17.4米，体积约为1062立方米。经过仔细计算，这个气球产生的浮力减去自重后还有315千克。
为保险起见，9月19日的热气球升空展示中并没有载人，而是搭乘了三名动物乘客——一只羊、一只鸭子和一只公鸡。动物装在一个笼子中然后挂在热气球下方。这三种动物的选择并不是随意的，它反映出了兄弟俩一种基本的科学实验精神。羊在当时被认为与人的解剖结构很相近；鸭子会飞因此它应该不会对高度有不良反应；公鸡是作为鸭子的对照组出现的，因为公鸡并不会飞，因此可以检测高度对它的影响。
起飞并不顺利。由于没有足够的压舱物，热气球刚腾空就被一阵突如其来的风吹歪了（见图1-5）。这种姿态造成了热空气从气球底部逃出，减弱了气球的浮力。气球在飞行了3.2千米后着陆。巴黎天文台的两名科学家估算气球的最大高度在440～460米，这个高度比兄弟两人在阿诺奈市的展示中低了不少。而且飞行时间也只有8分钟，比预计的20分钟短很多。
图1-5 孟格菲兄弟搭载了动物乘客的热气球在凡尔赛宫升空（1783年9月19日）
不过这些数据在此次飞行中并不是重点，“乘客”的状态才是人们最关心的。气球降落后人们检查乘客时发现，鸭子和羊依然活蹦乱跳，公鸡似乎受了伤，不过后来发现这个伤并不是由于升高导致的，而是被羊踩到了，可谓有惊无险。
动物升空展示大获成功，法国国王龙颜大悦，当即发给孟格菲兄弟一份特别津贴，巴黎科学院也肯定了两人对科学和艺术的杰出贡献并发放了一笔奖金。有了这次的成功做基础，两人开始着手准备更大的载人热气球。
此时一个关键问题摆在了他们眼前，谁来做热气球升空的第一人？
孟格菲兄弟本来准备亲自上场，但遭到了家里人的极力阻挠。此时一名军官弗朗索瓦·L.达朗德斯（François L.d'Arlandes，1742—1809）自告奋勇。孟格菲兄弟思考再三，最后同意为他搭配一名年轻的科学家让-弗朗索瓦·皮拉特·德·罗齐尔（Jean-Francois Pilâtre de Rozier，1754—1785），让两人同时升空。
这位名叫罗齐尔的年轻人绝不是一个安静坐在书桌前的木讷书虫。他个性大胆而张扬，喜欢公开演讲并进行危险的实验，比如用自己的肺吸入大量氢气来验证其对人体健康的影响。他还发明了一个为清洁臭水沟的工人设计的呼吸器，有点像今天的潜水装备，一根呼吸管连着一个空气瓶。为测试这个装置的有效性，他穿上橡胶衣，戴上自己的呼吸器跳入了巴黎最臭的污水沟中，并在里面待了34分钟，直到空气瓶中空气耗尽。
目睹了孟格菲兄弟的热气球在阿诺奈成功升空后，罗齐尔就成了气球的狂热爱好者，他曾公开声称自己愿意变成一只长着翅膀的豚鼠。本来法国国王建议先让两名死囚试飞，但是罗齐尔却成功劝说国王人类第一次升空的荣耀不能归于囚犯，这让国王只好听从了他的意见。
一个多月后，为载人准备的新气球造好了。它的直径为14米，体积达到了1700立方米，相比之前动物乘坐的那个大了60%。与今天的热气球不同，这个气球的载人结构并不是一个用绳索悬挂的吊篮，而是在气球底部的一圈环廊。环廊的中间设置有火盆和燃料，可以通过火苗大小控制飞行高度。这个结构的好处是火苗被完全罩住，热空气的损失很小。但是缺点也很明显，为了使重量分布均匀，两名驾驶者必须站在环廊的两端，他们彼此看不到对方，只能通过一个人为设置的窥视孔与对方保持联系（见图1-6）。
图1-6 孟格菲兄弟的第一个载人热气球（1783年），注意气球底部环廊上的两个小人
1783年11月21日，就在一切准备就绪之际，巴黎的天气为这场人类的壮举添加了一段小插曲。一阵风突然袭来，气囊被保险绳刮开了一个口子。好在围观的群众及时伸出了援手，男人们帮忙拉稳气囊，而女人们则掏出针线包将裂口重新缝好。
下午两点钟天气转好，罗齐尔和达朗德斯终于顺利升空。气球沿着塞纳河飞行了一段时间，然后就离开城区向郊区飞去。最终气球安全降落到距离出发点近9千米的地方，整个行程持续了20～25分钟，最大高度为900多米。其实气球上的燃料足够再飞四五倍长的时间，但两人由于紧张还是提前降落了。放到今天这肯定是一段惬意的旅程，但毕竟是首次飞行，两人必须时刻注意添加燃料并检查气囊有无损坏，无暇欣赏美景也情有可原。
富兰克林和一票贵宾在自家露台上观赏到了这一壮举。据说当场有人问富兰克林：“气球这东西到底有什么用？”富兰克林便说了那个著名的反问句：“一个刚出生的婴儿又有什么用呢？”半个世纪后，法拉第用同样的反问回答了英国首相对于电磁感应这一新发现有何用处的质疑。