Bóng thám không, hay còn gọi là khí cầu thám không, là những thiết bị bay không người lái được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khí quyển, dự báo thời tiết và các ứng dụng khoa học khác. Chúng là những công cụ quan trọng giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các tầng khí quyển phía trên và những hiện tượng phức tạp diễn ra ở đó.

Ý tưởng sử dụng khí cầu để nghiên cứu khí quyển đã xuất hiện từ cuối thế kỷ 18, ngay sau khi các khí cầu đầu tiên được phát minh. Đến thế kỷ 19, với sự phát triển của công nghệ vật liệu và kỹ thuật bơm khí, các nhà khoa học bắt đầu chế tạo những bóng thám không không người lái có khả năng bay lên đến tầng bình lưu. Vào những năm đầu thế kỷ 20, khi các thiết bị đo lường nhỏ gọn hơn ra đời, cho phép gắn chúng vào bóng thám không để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, áp suất và độ ẩm ở các độ cao khác nhau.
Một bóng thám không điển hình bao gồm ba thành phần chính: vỏ bóng, thiết bị đo, dây nối và dù. Vỏ bóng thường được làm từ cao su tổng hợp hoặc polyethylene siêu nhẹ, độ bền cao, co giãn tốt. Vỏ bóng được bơm đầy khí nhẹ hơn không khí, chủ yếu là hydrogen hoặc helium. Bóng thám không mang theo các thiết bị đo để đo nhiệt độ, áp suất khí quyển, độ ẩm và đôi khi cả tốc độ, hướng gió . Ngoài ra nó còn có một bộ phát sóng radio để truyền dữ liệu về trạm mặt đất theo thời gian thực. Dây nối dùng để gắn thiết bị đo vào vỏ bóng. Khi bóng đạt đến độ cao tối đa và vỡ ra, thiết bị đo sẽ được một chiếc dù nhỏ mang trở lại mặt đất an toàn.
Nguyên lý hoạt động của bóng thám không dựa trên định luật Archimedes. Khi được bơm đầy khí nhẹ hơn không khí, bóng sẽ nhận được một lực đẩy hướng lên trên. Bóng sẽ tiếp tục bay lên cho đến khi lực đẩy này cân bằng với tổng trọng lượng của bóng và thiết bị đo, hoặc khi áp suất bên trong vượt quá giới hạn chịu đựng của vỏ bóng, khiến nó vỡ ra. Trong suốt quá trình bay lên, thiết bị đo liên tục thu thập và truyền dữ liệu về trạm mặt đất.