Най-новият космически телескоп на НАСА за изследване на 450 милиона галактики

Основните елементи се събират за НАСАМисията SPHEREx е космически телескоп, който ще създаде безпрецедентна карта на Вселената.

Космическият телескоп SPHEREx на НАСА започва да прилича много, когато достигне земната орбита и започне да картографира цялото небе. Съкращение от Specto-photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization и Ices Explorer, SPHEREx прилича на тромпет, въпреки че е около 8,5 фута (2,6 метра) висок и около 10,5 фута (3,2 метра) широк. Придаването на отличителната форма на обсерваторията е нейната конична форма Фотон Щитовете, които се сглобяват в чиста стая в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Южна Калифорния.

Сара Соска, заместник мениджър на полезен товар и инженер на системи за полезен товар за мисията SPHEREx на НАСА, разглежда един от фотонните щитове на космическия кораб. Тези концентрични конуси предпазват телескопа от светлина и топлина от Слънцето и Земята, които могат да заглушат детекторите на телескопа. Източник на изображението: NASA/JPL-Caltech

Екраниране и експлоатация

Три конуса, един в друг, ще обграждат телескопа SPHEREx, за да го предпазят от светлината и топлината на Слънцето и Земята. Космическият кораб ще помита всяка част от небето, като сканира вътрешността на Земята, за да завърши две карти на цялото небе всяка година.

Показана тук е част от един от фотонните щитове на телескопа SPHEREx на НАСА, който се сглобява в Applied Aerospace Structures в Стоктън, Калифорния. Кредит: AACS

„SPHEREx трябва да бъде много гъвкав, защото космическият кораб трябва да се движи относително бързо, докато сканира небето“, каза той. Лаборатория за реактивни двигателиСара Соска, заместник-мениджър на полезен товар и инженер на системи за полезен товар за мисията. „Не изглежда така, но бронята всъщност е много лека и е направена от слоеве материали като сандвич. Отвън има алуминиеви листове, а отвътре е алуминиева конструкция с форма на пчелна пита, която прилича на картон – лека, но здрава .“

NASA SPHEREx ще създаде карта на небето като никой друг. Вижте част от специалното оборудване, което експедицията използва за провеждане на авангардни научни изследвания. Източник на изображението: NASA/JPL-Caltech

Цели на мисията

Когато стартира – не по-късно от април 2025 г. – SPHEREx ще помогне на учените да разберат по-добре откъде произлиза водата и други ключови компоненти, необходими за живота. За да направи това, мисията ще измери изобилието от воден лед в междузвездни облаци от газ и прах, където се раждат нови звезди и от които в крайна сметка се формират планети. Той ще изучава космическата история на галактиките чрез измерване на колективната светлина, която те произвеждат. Тези измервания ще помогнат да се разбере кога галактиките са започнали да се формират и как техният състав се е променил с течение на времето. И накрая, чрез картографиране на позициите на милиони галактики една спрямо друга, SPHEREx ще търси нови улики за това как бързото разширяване или инфлация на Вселената се е случило част от секундата след Големия взрив.

Амелия Коуън, ръководител на механичната интеграция за мисията SPHEREx на НАСА, е показана с V-образен радиатор, част от хардуера, която ще помогне да се охлади космическият телескоп. Източник на изображението: NASA/JPL-Caltech

Хладно и стабилно

SPHEREx ще направи всичко това чрез откриване на инфрачервена светлина, диапазон от дължини на вълните, по-дълги от видимата светлина, които човешкото око може да види. Инфрачервената светлина понякога се нарича топлинна радиация, защото всички топли обекти я излъчват. Дори телескоп може да създаде инфрачервена светлина. Тъй като тази светлина може да попречи на детекторите, телескопът трябва да се държи на хладно – под 350 градуса под нулата Е (около -210 градуса Целзий).

Външен фотонен щит ще блокира светлината и топлината от Слънцето и Земята, а пролуките между конусите ще попречат на топлината да си проправи път навътре към телескопа. Но за да се гарантира, че SPHEREx достига своята ултра-студена работна температура, той също се нуждае от нещо, наречено V-образен радиатор: три конични огледала, всяко като обърнат надолу чадър, подредени едно върху друго. Разположен под фотонните щитове, всеки се състои от поредица от клинове, които пренасочват инфрачервената светлина, така че да отскача през пролуките между щитовете и навън в космоса. Това премахва топлината, предавана през подпорите от шината за стайна температура на космическия кораб, съдържаща компютъра и електрониката.

„Ние не се интересуваме само от това колко готин е SPHEREx, но и дали температурата му остава същата“, каза Константин Пинанин, мениджър на полезния товар на мисията от JPL. „Ако температурата се промени, чувствителността на детектора може да се промени, което може да се тълкува като фалшив сигнал.“

Телескопът за мисията SPHEREx на НАСА е в процес на тестване в Лабораторията за реактивни двигатели (JPL). Той е наклонен върху основата си, така че да може да вижда възможно най-голяма част от небето, като същевременно остава в рамките на защитата на три концентрични конуса, които предпазват телескопа от светлина и топлина от слънцето и Земята. Източник на изображението: NASA/JPL-Caltech

Око към небето

Сърцето на SPHEREx разбира се е неговият телескоп, който събира инфрачервена светлина от далечни източници с помощта на три огледала и шест детектора. Телескопът е наклонен върху основата си, така че да може да види възможно най-голяма част от небето, като същевременно остава в рамките на защитата на фотонните щитове.

Телескопът, построен от Ball Aerospace в Боулдър, Колорадо, пристигна през май в Калифорнийския технологичен институт в Пасадена, Калифорния, където беше интегриран с детектори и V-образен радиатор. След това в JPL инженерите го монтираха на тресяща се маса, която симулира вибрациите, които телескопът ще издържи по време на пътуването на ракетата в космоса. След това се върна в Caltech, където учените потвърдиха, че огледалата му все още са на фокус след тест за вибрации.

Марсоходът SPHEREx на НАСА ще използва тези филтри за извършване на спектроскопия, техника, която учените могат да използват, за да изучават състава на обект или да измерват разстоянието до него. Всеки филтър — с размерите на бисквитка — има множество части, които блокират всички с изключение на една специфична дължина на вълната на инфрачервената светлина. Източник на изображението: NASA/JPL-Caltech

Инфрачервеното „зрение“ на SPHEREx.

Огледалата в телескопа SPHEREx събират светлина от отдалечени обекти, но детекторите са тези, които могат да „видят“ инфрачервените дължини на вълните, които мисията се опитва да наблюдава.

Звезда като нашето Слънце излъчва целия диапазон от видими дължини на вълните, така че е бяла (въпреки че атмосферата на Земята я кара да се появява) Те изглеждат по-жълти за очите ни). Една призма може да раздели тази светлина на нейните дължини на вълните – дъгата. Това се нарича спектроскопия.

SPHEREx ще използва филтри, монтирани върху своите детектори, за да извърши спектроскопията. Всеки филтър с приблизително размер на бисквитка изглежда преливащ се с невъоръжено око и съдържа множество части, които блокират всички, освен една специфична дължина на вълната на инфрачервеното лъчение. Всеки обект, наблюдаван от SPHEREx, ще бъде изобразен през всяко парче, което ще позволи на учените да видят специфичните дължини на вълната на инфрачервената светлина, излъчвана от този обект, независимо дали е звезда или галактика. Общо телескопът може да наблюдава повече от 100 различни дължини на вълните.

От това SPHEREx ще създаде карти на вселената, различни от всички виждани досега.

Мисията на НАСА SPHEREx

SPHEREx се управлява от Лабораторията за реактивни двигатели (JPL) на отдела по астрофизика на НАСА в рамките на дирекцията за научна мисия във Вашингтон. Ball Aerospace построи телескопа и ще достави автобуса на космическия кораб. Научният анализ на данните от SPHEREx ще бъде извършен от екип от учени, разположени в 10 институции в Съединените щати и Южна Корея. Данните ще бъдат обработени и архивирани в IPAC в Caltech. Наборът от данни SPHEREx ще бъде публично достъпен.