Con esta invención, se dio a conocer y el mismo año el gobierno ilustrado de Carlos III le concedió una ayuda para ampliar sus estudios en la capital del Reino, Madrid.El globo tenía dos metros de diámetro aproximadamente y estaba realizado en tafetán barnizado.En el otoño de 1788 hizo su primer viaje a Inglaterra, donde permaneció dos meses observando máquinas, a mitad de camino entre la investigación científica y el espionaje industrial.Entre otros lugares, visitó la empresa de Matthew Boulton y James Watt, que en 1789 habían patentado la máquina de vapor doble efecto, pero no consiguió ver la nueva máquina perfeccionada en que estaban trabajando.El mismo año construyó una máquina eólica para desaguar terrenos pantanosos, que incorporó junto con el telar a la colección de máquinas con destino al futuro Gabinete.El año siguiente, 1797, escribió su estudio sobre la manera de fundir y barrenar cañones de hierro (la Descripción del Real establecimiento de Madrid donde se funden y barrenan los cañones de hierro para la Marina Real Francesa, en la que propone diversas mejoras a los métodos empleados) y la Memoria sobre la draga mecánica, cuya construcción intentó llevar a cabo en España, aunque sin resultado, y que construyó finalmente en Kronstadt en 1812.Declarada la guerra entre Inglaterra y España, regresó a Madrid con la colección de máquinas, al mismo tiempo que otros pensionados como Claudio Boutelou.En 1792 se inauguró el Real Gabinete de Máquinas, del que fue nombrado director, y se hizo público el primer Catálogo de modelos, planos y manuscritos del Gabinete que incluía 270 máquinas, 358 planos y más de 100 memorias con 92 gráficos, todos los cuales había recogido o diseñado durante su estancia en París, en colaboración con Juan López Peñalver.En 1797 patentó junto con Perier una prensa hidráulica para uso industrial y la incorporó al Gabinete de Máquinas (como en el caso de la máquina de doble efecto y el telar mecánico; esta prensa era muy parecida a otra inventada por Joseph Bramah que Betancourt había visto en Inglaterra).Este mismo año regresó a España, donde fue nombrado inspector general de Puertos y Caminos.Hay varios testimonios escritos de la época sobre estos telégrafos ópticos de los que no han quedado otros rastros (Salvá, Bourgoing, Pictet-Mallet, Moratín, Wilhelm von Humboldt...).Allí presenta junto con el ingeniero afrancesado José Lanz la obra: Ensayo sobre la composición de las máquinas (publicado con el título Essai sur la composition des machines),[7] que habían estado escribiendo desde 1803.Después retornó a Rusia, donde permanecería hasta su muerte al servicio del zar Alejandro I.
