BOOMERANG

Boomerang is een Amerikaans-Brits-Italiaans experiment waarin vanuit een ballon een stukje hemel wordt afgetast op zoek naar temperatuurfluctuaties in de kosmische achtergrondstraling. De ballon vliegt op een hoogte van 40 kilometer en bereikt daar een omvang van 100 meter. In de gondel bevinden zich een telescoop van 1,3 meter diameter, via een paneel afgeschermd tegen de zon, en detectoren die met vloeibare stikstof en helium maximaal twintig dagen worden gekoeld tot 0,3 graden boven het absolute nulpunt. Deze lage temperatuur is vereist om de verstorende straling van de detectoren zelf binnen de perken te houden. Totale lading: een ton.

Gebruikmakend van de zon als referentiepunt weet de gondel op een boogminuut nauwkeurig zijn oriëntatie. Door de telescoop in de gondel te laten kieperen meet hij tijdens de vlucht zo'n vijf procent van de hemel op. Meer gaat niet omdat de ballon, de aarde en de zon in de weg zitten. De meetgegevens worden opgeslagen en tijdens de vlucht periodiek afgetapt door een Delta-vliegtuigje dat daartoe onder de Boomerang door vliegt. Na afloop van de vlucht wordt de gondel van de ballon losgekoppeld en keert per parachute heelhuids terug naar de aarde.

De resolutie van Boomerang bedraagt 10 boogminuten, de gevoeligheid waarmee de temperatuurverschillen in de achtergrondstraling kunnen worden bepaald enkele micrograden. Daartoe is hij uitgerust met een serie bolometers die ieder een aparte frequentie zien, variërend van 90 tot 400 gigahertz. De straling is het sterkst bij ongeveer 200 gigahertz. De gekoelde bolometers, die de straling absorberen en waarnemen doordat ze iets in temperatuur stijgen, hebben de vorm van een spinnenweb.

Augustus 1997 vond een proefvlucht plaats vanuit Palestine, Texas. Omdat de heersende straalstroom daar de ballon met een snelheid van zo'n tweehonderd kilometer per uur meevoert, is de vluchttijd – en daarmee de nauwkeurigheid van de metingen – beperkt. Vandaar het idee om rond de zuidpool te vliegen, al brengt die streek weer andere moeilijkheden met zich mee. Boomerang vertrok er vanaf McMurdo, een waarnemingsstation op Antarctica aan de kust van de Ross Zee. Nadat alles in gereedheid was gebracht en de juiste wind was opgestoken, vertrok de ballon op 29 december 1998. Op 9 januari landde de gondel na een vlucht van 250 uur op een shelf niet ver van Black Island, op minder dan 50 kilometer van het vertrekpunt. Er was lichte schade aan de koelinstallatie, maar de harddiscs en de backup tape verkeerden in perfecte conditie. Binnen een dag was alles geborgen.

Het uitwerken van de data neemt 6 à 8 maanden in beslag. Als alles goed gaat ligt er komende herfst een spectrum op tafel van waargenomen fluctuaties in de temperatuur van de achtergrondstraling bij schaalgroottes tussen de 0,1 en de 18 graden. Dit spectrum, in nauwkeurigheid en resolutie niet eerder vertoond, biedt informatie over de kosmologische parameters en betekent het einde van de nodige heelalmodellen.