LSPE (Large-Scale Polarization Explorer) è un esperimento composto da un telescopio terrestre ed uno su pallone che ha come obiettivo la misura della polarizzazione del fondo cosmico nelle microonde (CMB) a grandi scale angolari, dove il segnale dell'inflazione cosmica dovrebbe aver lasciato la sua impronta tramite un pattern di polarizzazione lineare a forma di spirale (modi B). In questo scenario la misura dei modi B rappresenta la strada per studiare fenomeni fisica avvenuti pochi attimi dopo il big bang ad energie che non sono raggiungibili in nessun modo sulla terra. SWIPE (Short Wavelength Instrument on the Polarization Explorer) è lo strumento su pallone stratosferico. L'attività è in fase avanzata ed il pallone volerà dalle Svalbard per 15 giorni durante la notte artica nell'inverno del 2019. Una delle principali caratteristiche dello strumento è un grande array di 330 detectors (TES) multi-modo capaci di collezione un totale di 8800 modi della CMB. Le bande in frequenza sono state scelte per ottimizzare la sensibilità al segnale della CMB (banda a 140 GHz, picco della CMB, ampia il 33%) ed un'efficiente rimozione dei foregrounds polarizzati, principalmente la polvere (2 bande a 220 GHz e 240 GHz ampie il 5%). I detectors sono accoppiati con un telescopio rifrattivo di ampiezza 500mm. La modulazione in polarizzazione del segnale è ottenuta tramite un modulatore di polarizzazione che sfrutta la levitazione magnetica per far ruotare una lamina a mezz'onda (HWP), primo elemento della catena ottica. Durante il primo lancio da Longyearbyen SWIPE mira ad ottenere una sensibilità sul parametro dei modi B r=0.01, circa 10 volte meglio dell'attuale limite superiore.
Le attuali tecniche di modulazione del segnale di polarizzazione riguardano strategie di scansione a step o di modulazione continua ma a temperature superiori ai 4K.
Gli esperimenti SPIDER e QUBIC hanno scelto di utilizzare una HWP movimentata a step posizionata a 4K. Durante il primo lancio di SPIDER (2015) la modulazione molto lenta di una strategia a step non ha permesso di ottenere dati scientifici di rilievo mentre per QUBIC che vedrà la prima luce l'anno prossimo la speranza è di compensare la strategia a step con un tempo di osservazione da terra di 4 anni.
Per quanto riguarda la modulazione continua l'esperimento PolarBear ha utilizzato prima una HWP a 300K senza ottenere risultati scientifici a causa della sua emissione, passando quindi ad una HWP a 60K per l'attuale campagna osservativa. L'unico esperimento che ha usato una HWP continua a 4K è EBEX il quale però utilizzava un supporto a levitazione magnetica ma un sistema di rotazione meccanico (nastro di Kevlar) che dissipava troppa potenza portando la HWP fino a 30-40K.
SWIPE sarebbe il primo esperimento ad utilizzare una HWP continua a 4K con un attrito così basso. Le simulazioni nel caso più pessimistico danno indicazione che la HWP possa riscaldarsi fino a 10K a causa dell'attrito elettromagnetico (NB il rotore si può raffreddare solo radiativamente, processo poco efficiente a queste temperature). Anche nel caso peggiore si avrebbe una riduzione dal punto di vista dell'emissione della HWP di un fattore ~1300 rispetto ai 60K. Questi valori rendono l'emissione del componente ottico trascurabile rispetto ai segnali astrofisici di interesse rendendo questo tipo di tecnologia la migliore per misure di polarizzazione.
Test in laboratorio porterebbero il Technology Readiness Level (TRL) di questo sistema a 5, mentre un volo effettuato con successo farebbe salire il TRL fino a 7 rendendolo così pronto per future missioni spaziali.
L'unica missione spaziale con possibilità di volare prima del 2030 è LiteBIRD, progetto Giapponese finanziato da JAXA ed in fase A. L'obiettivo è qualificare questa tecnologia per utilizzarla per lo strumento ad alta frequenza del satellite che ha come goal quello di realizzare la misura definitiva dello spettro di polarizzazione dei modi B del fondo cosmico, dandoci gran parte delle risposte alle domande ancora aperte sul Big Bang e sull'inflazione.