Bijna alle fotonen die na de oerknal zijn uitgezonden, zijn nu alleen zichtbaar op ver-infrarode golflengten. Dit omvat licht uit het koude universum van gas en stof waaruit sterren en planeten worden gevormd, evenals zwakke signalen van verre sterrenstelsels die de evolutie van het universum tot vandaag volgen.

De atmosfeer van de aarde blokkeert het meeste van dit licht, en ruimtemissies zijn een ideale maar onbetaalbare manier om het te verkennen. Dus wetenschappers wenden zich tot enorme stratosferische ballonnen - de grootte van een heel voetbalstadion - omdat ze maar een fractie van de kosten zijn.

In Beoordeling van wetenschappelijke instrumenten , Alan J. Kogut, van NASA's Goddard Space Flight Center, en collega's een manier hebben gevonden om een ​​algemeen erkende beperking van stratosferische ballonladingen op te lossen, die vliegen op een hoogte van 130, 000 voet boven 99% van de atmosfeer.

"Om echt in het koude universum te kijken, je hebt een grote telescoop nodig die is afgekoeld tot bijna het absolute nulpunt, vliegen boven de atmosfeer van de aarde, " zei Kogut. "Over het algemeen, Ik bedoel een telescoopspiegel ter grootte van een woonkamer. Waarom zo koud? De hitte van de telescoop kan beelden uit de verre ruimte wegvagen, zoals het overbelichten van een camera. Om vage koude signalen uit de ruimte te zien, de telescoop moet worden afgekoeld tot 10 K (min 440 F), slechts enkele graden boven het absolute nulpunt."

In theorie klinkt het misschien simpel, maar het is vrij moeilijk om een ​​telescoop ter grootte van een woonkamer tot bijna het absolute nulpunt af te koelen terwijl je hem vanuit een ballon vliegt.

"Vloeibaar helium kan de telescoop gemakkelijk afkoelen, maar het koud houden betekent de hele telescoop in een gigantische thermosfles doen, een dewar genaamd, "zei hij. "Een thermosfles ter grootte van een woonkamer zou enkele tonnen wegen - meer dan zelfs de grootste ballonnen kunnen dragen."

Dit is waar het Balloon-Borne Cryogenic Telescope Testbed (BOBCAT) van pas komt.

"BOBCAT ontwikkelt technologie voor ultralichte dewars om hun gewicht voldoende te verminderen om echt grote op een ballon te laten vliegen, ' zei Kogut.

Dewars hebben een binnenbeker die de koude vloeistof bevat, omgeven door een buitenste schil. De kloof tussen hen heeft geen lucht in zich, een vacuüm, om te voorkomen dat lucht warmte van de buitenwereld naar het koude interieur voert.

Een dewar is zwaar, omdat de muren een vacuüm moeten vasthouden tegen de luchtdruk op zeeniveau. Maar een dewar die bedoeld is om aan een ballon te werken, hoeft niet op zeeniveau te werken. Het moet werken op 130, 000 voet boven zeeniveau, waar bijna geen luchtdruk is.

De wetenschappers ontwierpen een dewar met extreem dunne wanden, niet veel dikker dan een blikje frisdrank, die bij kamertemperatuur kan starten. Het heeft een ventiel, dus de vacuümopening tussen de binnenbeker en de buitenmuur gaat tijdens het opstijgen open om lucht te laten ontsnappen.

"Zodra de ballon de 130 bereikt, 000 voet, de klep sluit om een ​​goede vacuümruimte te creëren, en het koelt de telescoop door vloeibare stikstof of vloeibaar helium in de dewar te pompen vanuit afzonderlijke opslagtanks, " zei Kogut. "De opslagtanks zijn klein en wegen niet veel. Nutsvoorzieningen, we hebben een koude telescoop boven de atmosfeer, in staat om vage beelden uit het koude of verre heelal te zien."

De eerste vlucht was een succes, en de volgende stap is om de lading opnieuw te vliegen met een ultralichte dewar.