Por décadas, La NASA ha lanzado enormes globos científicos a la atmósfera de la Tierra, millas por encima de la altitud de los vuelos comerciales. El Programa de Globos está preparando actualmente nuevas misiones con instrumentos sensibles, incluido uno diseñado para investigar el nacimiento de nuestro universo y otro con orígenes en globo que volará en la Estación Espacial Internacional.

Explorador de polarización de inflación primordial de la NASA (PIPER), que lanzará una serie de vuelos de prueba durante los próximos años, podría confirmar la teoría de que nuestro universo naciente se expandió un billón de billones (1024) de veces inmediatamente después del Big Bang. Esta rápida inflación habría sacudido el tejido del espacio-tiempo, generando ondas llamadas ondas gravitacionales. Estas olas Sucesivamente, debería haber producido distorsiones detectables en el fondo cósmico de microondas (CMB), la luz más temprana del universo se alargó en microondas hoy por la expansión cósmica. Los patrones aparecerán en medidas de cómo está organizada la luz CMB, una propiedad llamada polarización. Descubriendo la torsión Los patrones de polarización en forma de molinete en el CMB probarán que ocurrió la inflación y llevarán a los astrofísicos de regreso al borde del Big Bang.

Si bien las teorías de Albert Einstein describen con precisión la gravedad en el cosmos dilatado de hoy, estas leyes físicas a gran escala no se aplicaron cuando nuestro universo aún tenía el tamaño de un átomo de hidrógeno. Para reconciliar esta disparidad, PIPER mapeará todo el cielo en cuatro frecuencias diferentes, diferenciando entre patrones de torsión en el CMB (que indican ondas gravitacionales primordiales) y diferentes señales de polarización debidas al polvo interestelar. Para mantener la sensibilidad, el telescopio volará sumergido en un balde de helio líquido del tamaño de una bañera de hidromasaje pero mucho más frío:casi 457 grados bajo cero Fahrenheit (menos 272 grados Celsius) y cerca del cero absoluto, la temperatura más fría posible.

La misión PIPER fue diseñada, construido y probado en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, en colaboración con la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, la Universidad de Columbia Británica, Canadá, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colorado, y la Universidad de Cardiff en Gales.

"Esperamos obtener información sobre nuestro universo temprano a medida que se expandió de un tamaño subatómico a más grande que un planeta en menos de un segundo, "dijo Al Kogut de Goddard, Investigador principal de PIPER. "Comprender la inflación también aumenta nuestro conocimiento de la física de partículas de alta energía, donde las fuerzas de la naturaleza actúan indistinguiblemente unas de otras ".

Mientras PIPER se prepara para observar aproximadamente a 20 millas sobre la Tierra, La última iteración del experimento Cosmic Ray Energetics and Mass (CREAM) está programada para lanzarse a la estación espacial en agosto. Aunque CREAM fue transportado en globos durante sus seis misiones anteriores, la carga útil actual llevará la tecnología más allá de la atmósfera de la Tierra y la llevará al espacio. CREAM tomará muestras directamente de la materia en rápido movimiento del exterior del sistema solar, llamados rayos cósmicos, desde su nuevo punto de vista en el Módulo Experimental Japonés - Instalación Expuesta.

Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que viajan a una velocidad cercana a la de la luz y que bañan constantemente la Tierra. Pero precisamente cómo se originan y aceleran a través del espacio requiere más estudio, al igual que su abrupto declive a energías superiores a 1, 000 billones de electronvoltios. Estas partículas han sido impulsadas a más de 100 veces la energía que puede lograr el acelerador de partículas más poderoso del mundo. el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN.

CREAM, del tamaño de un refrigerador, llevará versiones renovadas de los detectores de carga de silicio y el calorímetro de ionización de las misiones de globos anteriores sobre la Antártida. La edición orbital de CREAM contendrá dos nuevos instrumentos:los detectores de conteo superior / inferior, contribuido por la Universidad Nacional Kyungpook en Daegu, Corea del Sur, y un detector de centelleo con boro para distinguir los electrones de los protones, construido por un equipo de Goddard, Pennsylvania State University en University Park y Northern Kentucky University en Highland Heights.

La colaboración internacional, dirigido por el físico Eun-Suk Seo de la Universidad de Maryland, College Park, incluye equipos de numerosas instituciones en los Estados Unidos, así como instituciones colaboradoras en la República de Corea, México y Francia. La gestión general y la integración del experimento estuvo a cargo de la instalación de vuelo Wallops de la NASA en la costa este de Virginia bajo la dirección de Linda Thompson. el Gerente del Proyecto CREAM.

Según el co-investigador Jason Link, una Universidad de Maryland, Investigador del condado de Baltimore que trabaja en Goddard, La evolución de CREAM demuestra el poder del Programa de Globos de la NASA como un banco de pruebas de desarrollo para la instrumentación espacial.

"Una misión en globo puede pasar de ser una idea en la cabeza de un científico a una carga útil voladora en unos cinco años, "Dijo Link." De hecho, Muchos científicos que diseñan experimentos para misiones espaciales se inician en los globos aerostáticos. Es un poderoso campo de entrenamiento para investigadores e ingenieros ".

Como ocurre con cualquier misión compleja, las cosas no siempre salen según lo planeado. Tal fue el caso del experimento del telescopio gemelo experimental con globo para interferómetro infrarrojo (BETTII), destinado a investigar objetos fríos que emiten luz en la región del infrarrojo lejano del espectro electromagnético.

BETTII se lanzó el 8 de junio desde la instalación de globos científicos Columbia de la NASA en Palestina, Texas. Aunque casi todos los componentes de la misión funcionaron como deberían, la carga útil se desprendió de su paracaídas y cayó 130, 000 pies en 12 minutos, ya que el vuelo terminó al día siguiente.

El investigador principal de BETTII, Stephen Rinehart en Goddard, estima que se necesitarán varios años para asegurar la financiación y reconstruir la misión.

Diseñado, ensamblado y probado en Goddard en colaboración con la Universidad de Maryland, Universidad Johns Hopkins, Universidad de Cardiff, University College London y el equipo de Experimento del Telescopio Interferométrico de Infrarrojo Lejano en Japón, BETTII está diseñado para examinar frecuencias infrarrojas más bajas con una resolución sin precedentes. Si bien los telescopios ópticos como el Hubble no pueden ver estrellas envueltas por espesas nubes de polvo, Las observaciones del infrarrojo lejano perforan el velo, revelando cómo estos objetos se forman y evolucionan.

"BETTII es uno de los experimentos con globos más complejos jamás volados, ", Dijo Rinehart." Como comunidad de investigación, entendemos que este riesgo es necesario para el progreso científico y técnico que hacemos con los globos ".

Después de todo, así como el riesgo y el fracaso van de la mano, también lo hacen el riesgo y la recompensa.