1930. godine po prvi put je balon zakoračio u stratosferu koristeći kapsulu pod tlakom. Profesor Aguste Piccard bio je prva osoba koja je koristila kapsulu pod tlakom za stratosferni let 27. maja 1931. godine. On je i njegov prijatelj Paul Kipfer dosegli su visinu od 15.781 metara iznad Auugsburga u Njemačkoj.

Tokom sljedeće četiri godine bilo je još devet stratosfernih ekspedicija pokrenutih u SAD, Europi i SSSR-u. Ovo razdoblje od prvih balonskih letova potaklo je US Army Air Corps National Geographic Society za balonskim programom Explorer II. 11. novembra 1935. Explorer II dosegao je visinu od 22.065 metara sa kapetanom Orvil A. Andersonom i Albertom W. Stevenssom. Baloni tog vremena su u većini slučajeva izrađeni od tkanine koja je presvučena gumom. Explorer II je predstavljao praktičnu granicu za let s balonom od gume i tkanine.

Za veći rizik bili su potrebni novi materijali. Jean i Auguste Piccard su blizanci koji su emigrirali u SAD 1920. Jean je također bio zainteresiran za istraživanje stratosfere. On je zajedno sa svojom suprugom Jeanette 23. oktobra 1934. napravio let na visini od 17.672 metra. Tijekom 1935. Jean Piccard je surađivao sa dr. Thomas Johnson Bartol iz Research Foundation koji izrađuje balone od celofan folije. Piccard nastavlja s radom na balonima te lansira prve balone napravljene od celofana sa stadiona University of Minnesota. Drugi svjetski rat nakratko prekida napredak razvoja leta s balonima. Nakon drugog svjetskog rata Jean Piccard predlaže University of Minnesota još jedan stratosferni projekt. On Uvodi u projekt Ottoa Winzena glavnog inženjera iz Minnesote Tool and Manufacturing Corporation. Ubrzo novi projekt dobiva ime Pleiades II i oni ga predlažu američkoj ratnoj mornarici kao budući projekt. Piccard prije drugog svjetskog rata je koristio balone na manjim visinama a sa ovim projektom planirao je let kapsula na visini i do 30.000 metara sa celofanskim balonima. Mornarica ubrzo razmatra njihov projekt te ga tehnički odbor preimenuje prihvaća i preimenuje u Helios. Shvativši ograničenja celofanskih balona Piccard je tražio bolje materijale koji bi bili lagani i jeftini a dovoljno jaki za takav podhvat. Takvi baloni su morali ostati fleksibilni u gornjim ledenim slojevima stratosfere i izdržati ultraljubičasto zračenje. Konačno je pronađen prikladan materijal od polietilena dostupan u vrlo tankim listovima. Takav balon je mogao izdržati niske temperature te je dobro podnosio ultraljubičasto zračenje. Piccard ubrzo se baca na projekt nove kapsule koja bi se temeljila na bratovoj kapsuli koja je korištena 1930. Piccad predlaže nove ideje da se kapsula napravi od 3 mm lima i da se u nju ugrade kutije za filtriranje zraka koje bi uklanjale karbon dioksid što se već koristilo u Explorer II kapsuli. Kratko nakon rada na Heliosu Winzen je otišao raditi za generala Millsa i priključio se timu za izradu prvog plastičnog balona. Winzenov prvi plastični balon lansiran je 25. septembra 1947. i imao je obujam od 30.000 kubnih metara, ali je to bilo nedovoljno za podizanje Heliosa. Heliosu će trebati balon u iznosu od 14 milijuna kubičnih metara do visine 30.000 metara. Drugim riječima Heliosu će trebati barem 70 takvih balona. Shvativši nemogućnost pokretanja takve glomazne kapsule mornarica otkaziva Helios krajem 1947.

Strato Lab

Sredinom pedesetih godina mornarica oživljava interes za istraživanje stratosfere pomoću balona te pokreće program strato-labaratorijska istraživanja (Strato Lab). Winzen je dobio ugovor o izgradnji kapsule te predlaže mornarici radi uštede novca da modificiraju Helios kapsulu. Strato Lab je imao dva otvora montirana na gornjem dijelu kapsule i još dva sa strana za brz ulaz i izlaz u hitnim slučajevima. Strato Lab koristi dva plina u kapsuli snabdjevena od dva spremnika cryogenic sistema. Jedan spremnik sadrži pet litara mješavine 50% tekućeg kisika i 50% tekućeg dušika. Drugi spremnik sadrži pet litara samo tekućeg kisika za pilotska odijela, to bi im omogućilo 72 sata snabdijevanjem kisikom za dva pilota. Litij hidroksid i litij klorid uklanja ugljen dioksid i vodenu paru iz kabine. Pomoću filtera u kabini se zrak filtrira a tlak u kabini se automatski održava pomoću regulatora koji je namjenski napravio Firewel Company u New Yorku.

Piloti unutar kabine su nosili Air Force MC-3 parcijalna tlačna odjela. Kapsula ima devet prozora od 2 cm čvrstog pleksiglasa. Crno i bijela boja kao u Exploreru II je predviđena za toplotnu zaštitu a ventilatori unutar kapsule su regulirali toplotu potrebnu za pilote.

Unatoč ogromnom napretku koji je postignut balon nije bio pouzdan, i dalje je znao pucati te da bi se izbjegao bilo kakav rizik piloti su imali sa sobom padobrane.

Prvi Let

Stablo Lab je 10. avgusta 1956. sa poručnikom zapovjednikom Malcom D. Rossom i M. Lee Lewisom napravio prvi let Strato Lab programa sa otvorenom kapsulom. Oni su se popeli na visinu od 12.192 metra. Prvi cilj je bio isprobavanje same kapsule i fotografiranje a drugi cilj mjerenja pritiska u svojim odijelima. Ross i Lewis su napravili prvi let sa zatvorenom kapsulom pod tlakom 8. novembra 1956. na visini 23.164 metra. Ubrzo nakon dosezanja visine 5.181 metara oni su otvorili otvore i počeli sa mjerenjima. Ross i Lewis spustili su se s kapsulom blizu Nebarske. Mornarica je završila drugu Strato Lab misiju 18. oktobra 1957. gdje su Ross i Lewis dosegli visinu od 26.121 metara. Oni su proveli nekoliko sati iznad 25.908 metara a let je ukupno trajao devet sati i trideset minuta. Strato Lab je bio više rutinski program, samo negativne stvari o kojima se malo govorilo bilo je o visokoj temperaturi unutar kapsule od 27°C i vlažnosti od 60%. Piloti Ross i Lewis u tlačnim odijelima Air Force govorili su o neugodnosti leta na kojim su proveli i to je znatno utjecalo na njihove letačke sposobnosti da se kompletno završe znanstvena promatranja. Ross je ponovo uzletio u stratosferu 6. maja 1958. ovaj put u pratnji Alfreda H. Mikesell astronomom iz Naval Observatorya. Oni su letjeli sa otvorenom kapsulom na visini 12.192 metara sa maskama za kisik i opremom protiv niski temperatura. Mikesell je postao prvi astronom koji je promatrao iz stratosfere. Ross i Lewis ponovo su poletili zajedno u stratosferu sa Strato Lab III 26. jula 1958. Oni su dosegli visinu od 24.993 metara i ostali gore 35 sati. Nedugo nakon ovog leta Lewis se povukao iz mornarice i pridružio se osoblju Winzen istraživanja kao šef misija. Četvrti Strato Lab poletio je 28. novembra 1959. sa zapovjednikom Ross i Charles Moore te su dosegli visinu 24.688 metara. Za ovaj let kapsula je nosila teleskop tako da je Moore promatratrao Veneru.

Uspjesi i tragedije

Iako je NASA bila odgovorna institucija za svemirske letove vojna mornarica je nastavila njihov Strato Lab program. U maju 1961. prije prvog slanja Amerikanca u svemir Alana Sheparda dva časnika vojne mornarice su postigli zadnju granicu leta - na rubu svemira sa balonom. Strato Lab V je i posljednji u nizu koji je bio različit od prethodni letova. Umjesto korištenja kapsule pod tlakom Strato Lab V je koristio otovorenu kapsuli. Glavni cilj je bio isprobavanje odjela za NASA-in projekt Mercury. Strato Lab V je bio najveći test odijela ikada proveden. Ross i Victor G. Prather su poletjeli sa nosača zrakoplova USS Antietam 4. maja 1961. Balon je bio najveći ikada do tada izgrađen veličine od 10 milijuna kubičnih metara. Izrađen je iz sedam hektara polietilena i težine od jedne tone. Nosač zrakoplova je bio u meksičkom zaljevu i čekao je da bude brzina vjetra približno nuli. Ross i Prather su izdržali ekstremno niske temperature, kondenzaciju odnosno zamagljenost na njihovim kacigama i probleme sa komunikacijom. Unatoč tim svim poteškoćama stigli su 34.668 metara visine te nakon dva sata Ross je izjavio ‚˝u tišini strahopoštovanjem smo promatrali ljupkost zakrivljene crte atmosferskog omotača˝. Ross odlučuje smanjiti visinu i misiju privesti kraju jer zalihe kisika brzo su opadale. Kapsula se spušta u zaljev i kapsula ostaje u vodi plutajući te objavljuju kontroli misije da je let završen. Antietam je samo kilometar i pol daleko. Nakon završene misije Ross i Prather bili su zadovoljni sa dobro obavljenim poslom ali nakon dobro obavljenog posla dogodila se tragedija u kojoj je Prathera smrtno stradao. Helikopter koji je izvukao iz kapsule Rossa trebao je i Prathera ali on se okliznuo i pao u vodu. Odijelo se brzo natopilo vodom te se utopio. Ronioci su brzo skočili iz helikoptera da spase Prathera ali je već bilo prekasno. Greška se dogodila onda gdje se najmanje nadala. Dan nakon ovog događaja Amerikanci su prešli prag poslavši prvog američkog astronauta Alana B. Sheparda u svemir sa svemirskom kapsulom Freedom 7.

O braći Pikar postoji i ovaj članak