Quase todos os fótons emitidos após o Big Bang agora são visíveis apenas nos comprimentos de onda do infravermelho distante. Isso inclui a luz do universo frio de gás e poeira a partir do qual estrelas e planetas se formam, bem como sinais fracos de galáxias distantes rastreando a evolução do universo até hoje.

A atmosfera da Terra bloqueia a maior parte desta luz, e as missões espaciais são uma forma ideal, mas proibitivamente cara de explorá-lo. Portanto, os cientistas estão se voltando para enormes balões estratosféricos - do tamanho de um estádio de futebol inteiro - porque eles são uma fração minúscula do custo.

No Revisão de instrumentos científicos , Alan J. Kogut, do Goddard Space Flight Center da NASA, e colegas encontraram uma maneira de resolver uma limitação amplamente reconhecida de cargas úteis de balões estratosféricos, que voam a altitudes de 130, 000 pés acima de 99% da atmosfera.

"Para realmente perscrutar o universo frio, você precisa de um grande telescópio resfriado a quase zero absoluto, voando acima da atmosfera da Terra, "Kogut disse." Em geral, Quero dizer um espelho telescópico do tamanho de uma sala de estar. Por que está tão frio? O calor do telescópio pode destruir imagens do espaço profundo, como a superexposição de uma câmera. Para ver os sinais frios do espaço profundo, o telescópio deve ser resfriado a 10 K (menos 440 F), apenas alguns graus acima do zero absoluto. "

Pode parecer simples em teoria, mas é muito difícil resfriar um telescópio do tamanho de uma sala de estar até quase zero absoluto enquanto voa de um balão.

"O hélio líquido pode resfriar facilmente o telescópio, mas mantê-lo frio significa colocar todo o telescópio em uma garrafa térmica gigante chamada dewar, "Ele disse." Uma garrafa térmica do tamanho de uma sala pesaria várias toneladas - mais do que até mesmo os balões maiores podem carregar. "

É aqui que entra a bancada de teste do telescópio criogênico transmitido por balão (BOBCAT).

"A BOBCAT desenvolve tecnologia para verduras ultraleves para reduzir seu peso o suficiente para permitir que os realmente grandes voem em um balão, "disse Kogut.

Dewars tem um copo interno contendo o líquido frio, rodeado por uma casca externa. A lacuna entre eles não tem ar dentro dela, um vácuo, para evitar que o ar transporte calor do mundo exterior para o interior frio.

Um dewar é pesado, porque suas paredes precisam manter um vácuo contra a pressão do ar ao nível do mar. Mas um dewar destinado a funcionar em um balão não precisa funcionar no nível do mar. Deve funcionar a 130, 000 pés acima do nível do mar, onde quase não há pressão de ar.

Os cientistas projetaram um dewar com paredes extremamente finas, não muito mais grosso do que uma lata de refrigerante, que pode ser lançado à temperatura ambiente. Tem uma válvula, de modo que a lacuna de vácuo entre o copo interno e a parede externa seja ventilada durante a subida para deixar o ar sair.

"Assim que o balão atingir 130, 000 pés, a válvula fecha para criar um espaço de vácuo adequado, e resfria o telescópio bombeando nitrogênio líquido ou hélio líquido para o dewar a partir de tanques de armazenamento separados, "Kogut disse." Os tanques de armazenamento são pequenos e não pesam muito. Agora, temos um telescópio frio acima da atmosfera, capaz de ver imagens tênues do universo frio ou distante. "

O primeiro voo foi um sucesso, e a próxima etapa é voar novamente a carga que transporta um dewar ultraleve.