Quasi tutti i fotoni emessi dopo il Big Bang sono ora visibili solo alle lunghezze d'onda del lontano infrarosso. Ciò include la luce del freddo universo di gas e polvere da cui si formano stelle e pianeti, così come deboli segnali da galassie lontane che tracciano l'evoluzione dell'universo fino ad oggi.

L'atmosfera terrestre blocca la maggior parte di questa luce, e le missioni spaziali sono un modo ideale ma proibitivo per esplorarlo. Quindi gli scienziati si stanno rivolgendo a enormi palloni stratosferici, delle dimensioni di un intero stadio di calcio, perché sono una piccola frazione del costo.

In Rassegna di strumenti scientifici , Alan J. Kogut, del Goddard Space Flight Center della NASA, e colleghi hanno trovato un modo per risolvere una limitazione ampiamente riconosciuta dei carichi utili dei palloni stratosferici, che volano a quota 130, 000 piedi sopra il 99% dell'atmosfera.

"Per scrutare davvero nel freddo universo, hai bisogno di un grande telescopio raffreddato vicino allo zero assoluto, volando sopra l'atmosfera terrestre, " ha detto Kogut. "In generale, Intendo uno specchio telescopio delle dimensioni di un soggiorno. Perché così freddo? Il calore del telescopio può spazzare via le immagini dallo spazio profondo, come sovraesporre una macchina fotografica. Per vedere deboli segnali freddi dallo spazio profondo, il telescopio deve essere raffreddato a 10 K (meno 440 F), solo pochi gradi sopra lo zero assoluto."

Può sembrare semplice in teoria, ma è abbastanza difficile raffreddare un telescopio delle dimensioni di un soggiorno fino quasi allo zero assoluto mentre lo si fa volare da un pallone.

"L'elio liquido può facilmente raffreddare il telescopio, ma tenerlo al freddo significa mettere l'intero telescopio in una gigantesca bottiglia di thermos chiamata dewar, " ha detto. "Una bottiglia di thermos delle dimensioni di un soggiorno peserebbe diverse tonnellate, più di quanto anche i palloncini più grandi possano trasportare".

È qui che entra in gioco il testbed del telescopio criogenico su pallone (BOBCAT).

"BOBCAT sviluppa la tecnologia per i dewar ultraleggeri per ridurne il peso abbastanza da consentire a quelli veramente grandi di volare su un pallone, " disse Kogut.

I Dewar hanno una tazza interna che contiene il liquido freddo, circondato da un guscio esterno. Il divario tra loro non ha aria al suo interno, un vuoto, per impedire all'aria di trasportare il calore dal mondo esterno all'interno freddo.

Un dewar è pesante, perché le sue pareti devono mantenere un vuoto contro la pressione dell'aria a livello del mare. Ma un dewar destinato a funzionare su un pallone non ha bisogno di funzionare a livello del mare. Deve funzionare a 130, 000 piedi sopra il livello del mare, dove non c'è quasi pressione dell'aria.

Gli scienziati hanno progettato un dewar con pareti estremamente sottili, non molto più spesso di una lattina di soda, che può lanciare a temperatura ambiente. ha una valvola, in modo che lo spazio vuoto tra la tazza interna e la parete esterna si sfiati durante la salita per far uscire l'aria.

"Una volta che il pallone raggiunge i 130, 000 piedi, la valvola si chiude per creare un adeguato spazio di vuoto, e raffredda il telescopio pompando azoto liquido o elio liquido nel dewar da serbatoi di stoccaggio separati, " Kogut ha detto. "I serbatoi di stoccaggio sono piccoli e non pesano molto. Ora, abbiamo un telescopio freddo sopra l'atmosfera, in grado di vedere immagini deboli dall'universo freddo o lontano."

Il primo volo è stato un successo, e il prossimo passo è far volare di nuovo il carico utile trasportando un dewar ultraleggero.