هنگامی که صحبت از سازمان‌های بزرگ فضایی همانند ناسا می‌شود، ناخودآگاه ذهن ما به سمت ماهواره‌ها، فضاپیماها و راکت‌های غول پیکری می‌رود که رهسپار فضا می‌شوند.
اما بسیاری از برنامه‌های تحقیقاتی سازمانی همچون ناسا، به توسط بالن‌ها صورت می‌گیرد. برنامه‌ی بالن‌های تحقیقاتی (یا به اختصار BPO)، یک برنامه‌ی پرواز فضایی زیرمداری‌ست که عمدتا برای تحقیقات در حوزه‌ی علوم زمین و فضا، مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته برخلاف بالن‌های تفریحی، کسی سوار این بالن‌ها نمی‌شود و این بالن‌ها، صرفا برای حمل تجهیزات تحقیقاتی به کار می‌رود. تحقیقاتی که به توسط این بالن‌ها صورت می‌گیرد، به کمک ماهواره‌ها و شاتل‌ها نیز قابل انجام است، اما هزینه‌ی پرواز یک بالن، بسیار بسیار کمتر از اینگونه تجهیزات است.
از طرف دیگر، یک بالن تحقیقاتی بزرگ، توانایی حمل وزن زیادی در حدود ۳۶۰۰ کیلوگرم، معادل وزن سه خودروی سواری را دارد. همچنین بالن‌ها از مداومت پروازی بالایی تا حد ۱۰۰ روز برخوردارند.
از طرف دیگر، برخلاف ماهواره‌ها، می‌توان بالن را به زمین نشاند، تجهیزات داخل آن را تعمیر یا تعویض کرد و دوباره به پرواز درآورد. تاکنون به کمک این بالن‌ها تحقیقات زیادی در حوزه‌های اخترفیزیک، علوم زمین، سیاره شناسی، هلیوفیزیک (فیزیک خورشید) و توسعه‌ی تکنولوژی صورت گرفته است. دانشمندان به کمک دو بالن بومرنگ و ماکسیما، از طریق مطالعه‌ی تابش زمینه‌ی کیهانی، موفق شدند نظریه‌ی انبساط جهان را تایید کنند. همچنین این بالن‌ها بودند که نظریه‌ی تخریب لایه‌ی اوزون به وسیله‌ی گازهای CFC را تایید کردند. بسیاری از برنامه‌های فضایی، بعد از اکتشافات علمی و توسعه‌ی تکنولوژیکی صورت گرفته به کمک بالن‌ها، میسر شده است.
تجهیزات به کار رفته در رصدخانه‌ی پرتوی گامای کامپتون که یک تلسکوپ فضایی بود، ابتدا بر روی بالن‌ها توسعه یافت. نتایج تحقیقات صورت گرفته به کمک بالن‌ها، در دهه‌ی هشتاد و نود میلادی، اساس علمی ساخت کاوشگر ویلکینسون (کاوشگر ناهمسانگرد ریزموجی و ویلکینسون) را فراهم نمود. بسیاری از تحقیقات صورت گرفته در مورد تغییرات اقلیمی، با استفاده از بالن‌ها در کنار ماهواره‌ها انجام شده است. اگرچه این بالن‌ها بعضا بسیار بزرگ بوده و ابعادی در حد یک استادیوم فوتبال را پیدا می‌کنند، اما به سادگی از سطح زمین قابل مشاهده نیستند، چرا که بعضا تا ارتفاعی دو برابر ارتفاع پروازی هواپیماهای مسافربری، صعود می‌کنند.