Считая вопрос "О сжимаемости газов при столь малых давлениях, какие только можно измерять" весьма важным и требующим разработки, Дмитрий Иванович невольно должен был заинтересоваться строением верхних слоев атмосферы. Он тщательно изучает работы в этой области знаменитого английского физика Глешера, неоднократно поднимавшегося на воздушном шаре с научными целями. Позже Дмитрий Иванович писал: "Меня так заняла гордая мысль подняться выше знаменитого англичанина и постичь закон наслоения воздуха при нормальном состоянии атмосферы, что временно я оставил все другие занятия и стал изучасть аэростатику". В статьях, опубликованных в отчетах французской Академии наук, разбирая вопрос о закономерности изменения температуры в атмосфере, Менделеев подчеркивает необходимость опытной проверки своих положений с помощью аэростата, который может подняться в верхние слои атмосферы Он разрабатывает и проект аэростата, " . допускающего возможность безопасно оставаться на больших высотах в атмосфере". В своем сообщении Химическому и физическому обществу при Петербургском университете он высказывает возможность " . прикреплять к аэростату герметически закрытый оплетенный упругий прибор для помещения наблюдателя , который тогда будет обеспечен сжатым воздухом и может безопасно для себя делать определения и управлять шаром". К этой мысли Д.И.Менделеев возвращается и в 1873 г., утверждая, что с помощью таких аэростатов можно " . изучать условия верхних слоев атмосферы, где надобно искать зародыш всех погодных изменений, в атмосфере совершающихся".

Таким образом, Менделеев еще в 1875 г. обосновал принцип создания стратостата с герметически закрытой кабиной, осуществленный лишь спустя полстолетия . Менделеев как бы продолжал работы М.В.Ломоносова по изучению высших слоев атмосферы. В 1875 г. ( исходя из опыта французского воздухоплавателя Дюпюи де Лома,с работами которого он был знаком) Менделеев составил эскиз управляемого аэростата и сделал необходимые расчеты.

Великий ученый мечтал собрать необходимые для постройки аэростата средства за счет продажи издаваемых им книг. В 1876 г., издавая под своей редакцией книгу немецкого ученого Мона "Метеорология или учение о погоде", Менделеев пишет в предисловии: "Издавая предлагаемое сочинение, я имею в виду приобрести через продажу и распространение его средства, необходимые для устройства аэростата, назначаемого для восхождения в верхние слои атмосферы". Единственной страной , имевшей опыт постройки аэростатов, была в эти годы Франция. Менделеев решает отправиться за границу для изучения этого вопроса. Он обращается в военно-морское министерство с письмом следующего содержания:

" .Воздухоплавание бывает и будет двух родов: одно в аэростатах, другое в аэродинамах.

Первые легче воздуха и всплывают в нем. Вторые тяжелее его и тонут. Так, рыба, недвижимая и мертвая, всплывает на воду, а птица тонет в воздухе. Подражать первой уже умеют в размерах, годных для практики. Подражение второй - еще в зародыше, в размерах, негодных в жизни людей, подобных полету бабочки, детской игрушке. Но этот род воздухоплавания обещает наибольшую будущность, дешевизну (в аэростатах дорогие оболочки и газ) и, так сказать, указывается самой природой, потому что птица тяжелее воздуха и есть аэродинам.

В изложении временного состояния дела и ведении опытов необходимо преследовать оба рода воздухоплавания, так сказать, в равной мере, потому что по тому и другому еще предстоит много неясного, и в будущей истории воздухоплавания важнейшее место займут не счастливых комбинаций догадки, а строго последованные опыты, от которых можно ждать решения практических задач. Хотя оба рода воздухоплавания одинаково заслуживают исследователя, но для практической потребности, какова, например, военная, только одни аэростаты обещают дать скорый и возможный результат, тем более, что весь вопрос с теоретической стороны в главных чертах здесь окончательно ясен. А потому прежде всего должно обратиться в практике к опытам в большом виде, над хорошо обдуманным управляемым аэростатом. Не задаваясь чем-либо невозможным или мечтательным, я думая и хорошо убежден, что большим аэростатом управлять возможно в такой же мере, как кораблем. У меня есть давно начатый проект такого аэростата. На днях я его сличил вновь с основными данными тех аэростатов, которые уже выполняли задачу, и, по исправлении некоторых подробностей, думаю, что мой проект представит некоторые немаловажные преимущества. Но я не изобретатель. А потому мое содействие делу должно состоять не в том, чтобы проводить свой проект прямо в практику и настаивать на его совершенстве, а в том: 1) чтобы ближе узнать практику дела и сообразно ей ввести в проект дальнейшие улучшения; 2) чтобы сделать недостающие , предварительные опыты, необходимые для рационального выполнения проекта; 3) чтобы предварительно не секретничать, а все изложить в подробностях, необходимо дать нечто зрелое, не одну основную идею. Вот это мне и желательно. Итак, задача: направлять аэростат, как корабль, к целям практической надобности - по моему разумению разрешима. Если заняться делом аэростатики, надо будет отложить те дела, для которых я командируешь от Университета, и необходимо сделать немало новых расходов: побывать в Англии, войти в сношение с многими лицами, на что мои заграничные связи дадут мне, полагаю, возможность; надо будет закупить новые книги, приборы и т.п.