本文主要译自Discover杂志专栏作家 Liz Kruesi的科普文章《Space science from balloons》。
我们听到的大部分空间科学新闻都来自于最大的地基望远镜和星载探测器。我承认，我也仅仅关注这几类新闻。这些庞大而又昂贵的项目通常涉及多个学科（例如，哈勃望远镜，耗资数十亿，但是天文学家可以使用它来持续观测了25年，观测对象从行星大气到我们可以在宇宙中看到的最老最远的星系不等。卡西尼太空探测器在土星花费了十年时间去探索一个多样而又激动人心的系统——包括了解可能有生命存在条件的土星的卫星）。
哈勃望远镜
卡西尼探测器
但是天文学家还有很多其它的观测工具可以选择，其中之一就是同时工作的小型地基望远镜阵列。
艾伦望远镜阵列
另一个工具是携带摄像机和其它探测器的探空火箭，发射到地球大气上空获取几分钟的数据。
探空火箭
最后一种是高空气球，可以携带仪器连续工作数星期。下面我将着重介绍一下这种方式。
高空气球
爬升到大气层
所谓的可见光，能够被人类肉眼观察，仅仅是所有类型辐射源的很小一部分。 可见光可以穿透地球大气，但是大部分辐射源都被大气层阻挡。大气层阻隔了一部分我们能够看到的低能光线，例如红外线，以及大部分高能射线，例如X射线和伽马射线。
高空气球是一个非常好的平台，可以将你的科学实验提升到部分地球大气之上进行，这样就更有机会捕捉到宇宙射线。
一些气球可以在平飞高度飘飞数小时，有些甚至可以在大气中驻留100天以上，这完全取决于气球的结构。
那些零压气球有排气管道与大气相通，当球体内的氦气体积膨胀超过球体体积时（平飞时的温度变化等因素），可通过排气管排出氦气以保持球体零压，由于浮力会逐渐损失，这种气球的飞行时间相对较短。
高空零压气球
而那些超压气球的拥有完全密封的球体，可以平飞数月之久。（目前NASA正在研发的超长续航气球，ULDB，目标飞行时间是100天以上）。
高空超压气球
这些气球绝不是你在聚会派对上看到的那种气球，它们体积非常巨大，例如
110万立方米量级。（NASA使用了这样一组数据对比：当气球完全膨胀起来，它可以装得下一个大型露天足球场，在美国人们更喜欢拿运动来说事儿。）这些气球之所以设计这么大体积，是为了有足够的浮力提升起数千磅的科学仪器和控制设备到平流层的高度。即使是小型的科学气球，一般也有数万立方米。
好了，以上就是所有关于气球的有趣的细节，那么问题来了：高空气球搭载的科学仪器曾经获取过重要数据吗？答案是肯定的。
我们知道空间望远镜可以用来研究宇宙最早的射线，即称之为宇宙微波背景。我们同样清楚地基的观测站也能收集到这种射线，（例如2014年的BICEP2 hoopla项目）。但是一些关于宇宙微波背景在温度上的微小变化的最重要的测量，是1998年在气球平台上做出的，当时飞行了10.5天，地点是南极，2003年又进行了进一步的飞行试验。这就是BOOMERANG项目。
BOOMERANG
另一个在南极上空的气球飞行试验发现太空中最高能的粒子，所谓超高能宇宙射线，穿越地球大气时可以产生无线光脉冲。ANITA项目载荷由气球携带在南极洲升空，检测到了从南极冰面反射的这种无线电波。
ANITA
在前不久，小型的气球携带较轻的负载，——90英尺长，搭载40磅设备，从瑞典北部起飞进行短距离的飞行。这就是BARREL项目，球载探测器是为了收集X射线和研究地球辐射带。
过去几十年中高空气球飞行试验的项目还有很多很多，但在这里就不一一赘述了。本文的目的就是告诉你，当你听到天文学的发现和新闻的时候，要知道那不仅仅来自于耗资数亿美金的空间天文望远镜以及数千万美金的地基观测站。小型的项目，例如高空气球搭载飞行试验，虽然耗资不多，同样是我们用来了解宇宙的非常重要的工具。
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