Hlavné prvky sa spájajú pre NASAMisia SPHEREx je vesmírny teleskop, ktorý vytvorí bezprecedentnú mapu vesmíru.

Vesmírny teleskop SPHEREx agentúry NASA sa začína podobať na obežnú dráhu Zeme a začína mapovať celú oblohu. Skratka pre Specto-photometer pre históriu vesmíru, Epoch of Reionization a Ices Explorer, SPHEREx pripomína trúbku, hoci je asi 8,5 stôp (2,6 metra) vysoká a asi 10,5 stôp (3,2 metra) široká. Charakteristický tvar dáva observatóriu jej kužeľovitý tvar Fotón Štíty, ktoré sa montujú v čistej miestnosti v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory NASA v južnej Kalifornii.

Sarah Soska, zástupkyňa manažéra užitočného zaťaženia a inžinierka systémov užitočného zaťaženia pre misiu NASA SPHEREx, sa pozerá na jeden z fotónových štítov kozmickej lode. Tieto sústredné kužele chránia ďalekohľad pred svetlom a teplom zo Slnka a Zeme, ktoré môžu zahltiť detektory ďalekohľadu. Zdroj obrázkov: NASA/JPL-Caltech

Tienenie a prevádzka

Tri kužele, každý vo vnútri druhého, budú obklopovať teleskop SPHEREx, aby ho chránili pred svetlom a teplom Slnka a Zeme. Kozmická loď prejde každú časť oblohy, napríklad skenuje vnútro Zeme, aby každý rok dokončila dve mapy celej oblohy.

Tu je zobrazená časť jedného z fotónových štítov teleskopu NASA SPHEREx, ktorý sa montuje v Applied Aerospace Structures v Stocktone v Kalifornii. Kredit: AACS

„SPHEREx musí byť veľmi flexibilný, pretože kozmická loď sa musí pohybovať relatívne rýchlo, keď skenuje oblohu,“ povedal. Laboratórium prúdového pohonuSarah Soska, zástupkyňa manažéra užitočného zaťaženia a inžinierka systémov užitočného zaťaženia pre misiu. „Nevyzerá to tak, ale pancier je v skutočnosti veľmi ľahký a vyrobený z vrstiev materiálov ako sendvič. Vonkajšia strana má hliníkové plechy a vnútri je hliníková konštrukcia v tvare včelieho plástu, ktorá vyzerá ako kartón – ľahká, ale pevná.“ .“

NASA SPHEREx vytvorí mapu oblohy ako žiadna iná. Pozrite sa na niektoré špeciálne vybavenie, ktoré expedícia používa na vykonávanie špičkovej vedy. Zdroj obrázkov: NASA/JPL-Caltech

Ciele misie

Po spustení – najneskôr v apríli 2025 – SPHEREx pomôže vedcom lepšie pochopiť, odkiaľ pochádza voda a ďalšie kľúčové zložky potrebné pre život. Za týmto účelom bude misia merať množstvo vodného ľadu v medzihviezdnych oblakoch plynu a prachu, kde sa rodia nové hviezdy a z ktorých nakoniec vznikajú planéty. Bude študovať kozmickú históriu galaxií meraním kolektívneho svetla, ktoré produkujú. Tieto merania pomôžu zistiť, kedy sa galaxie začali formovať a ako sa ich zloženie v priebehu času menilo. Nakoniec, zmapovaním pozícií miliónov galaxií voči sebe, bude SPHEREx hľadať nové vodítka o tom, ako došlo k rýchlej expanzii alebo inflácii vesmíru zlomok sekundy po Veľkom tresku.

Amelia Cowan, vedúca mechanickej integrácie pre misiu NASA SPHEREx, je zobrazená s žiaričom v tvare V, kusom hardvéru, ktorý pomôže udržať vesmírny teleskop chladný. Zdroj obrázkov: NASA/JPL-Caltech

Chladný a stabilný

SPHEREx to všetko urobí detekciou infračerveného svetla, rozsahu vlnových dĺžok dlhších ako viditeľné svetlo, ktoré ľudské oko vidí. Infračervené svetlo sa niekedy nazýva tepelné žiarenie, pretože ho vyžarujú všetky teplé predmety. Dokonca aj ďalekohľad dokáže vytvoriť infračervené svetlo. Pretože toto svetlo môže rušiť detektory, teleskop sa musí udržiavať v chlade – pod 350 stupňov pod nulou F (asi -210 stupňov Celzia).

Vonkajší fotónový štít bude blokovať svetlo a teplo zo Slnka a Zeme a medzery medzi kužeľmi zabránia teplu dostať sa dovnútra smerom k ďalekohľadu. Aby sa však zaistilo, že SPHEREx dosiahne svoju ultra nízku prevádzkovú teplotu, potrebuje aj niečo, čo sa nazýva radiátor s V-drážkou: tri kónické zrkadlá, každé ako prevrátený dáždnik, naskladané na seba. Každý sa nachádza pod fotónovými štítmi a pozostáva zo série klinov, ktoré presmerujú infračervené svetlo tak, aby sa odrazilo cez medzery medzi štítmi a von do vesmíru. To odstraňuje teplo prenášané cez vzpery zo zbernice kozmickej lode na meranie izbovej teploty obsahujúcej počítač a elektroniku.

„Nezaujíma nás len to, ako chladný je SPHEREx, ale aj to, či jeho teplota zostáva rovnaká,“ povedal Konstantin Pinanin, manažér užitočného zaťaženia misie z JPL. „Ak sa teplota zmení, citlivosť detektora sa môže zmeniť, čo môže byť interpretované ako falošný signál.“

Teleskop pre misiu NASA SPHEREx prechádza testovaním v laboratóriu Jet Propulsion Laboratory (JPL). Na základni je naklonený tak, aby videl čo najväčšiu časť oblohy a zároveň zostal pod ochranou troch sústredných kužeľov, ktoré chránia teleskop pred svetlom a teplom zo Slnka a Zeme. Zdroj obrázkov: NASA/JPL-Caltech

Oko na oblohe

Srdcom SPHEREx je samozrejme jeho teleskop, ktorý zbiera infračervené svetlo zo vzdialených zdrojov pomocou troch zrkadiel a šiestich detektorov. Ďalekohľad je naklonený na svojej základni, takže môže vidieť čo najväčšiu časť oblohy a zároveň zostať v rámci ochrany fotónových štítov.

Teleskop, ktorý postavila spoločnosť Ball Aerospace v Boulder, Colorado, dorazil v máji do Kalifornského technologického inštitútu v Pasadene v Kalifornii, kde bol integrovaný s detektormi a žiaričom s V-drážkou. Potom ho v JPL inžinieri namontovali na trasúci sa stôl, ktorý simuloval vibrácie, ktoré by teleskop zniesol počas cesty rakety do vesmíru. Potom sa vrátil na Caltech, kde vedci potvrdili, že jeho zrkadlá boli po vibračnom teste stále zaostrené.

Rover NASA SPHEREx použije tieto filtre na vykonávanie spektroskopie, techniky, ktorú môžu vedci použiť na štúdium zloženia objektu alebo meranie jeho vzdialenosti. Každý filter – približne veľký ako cookie – má viacero častí, ktoré blokujú všetky vlnové dĺžky infračerveného svetla okrem jednej. Zdroj obrázkov: NASA/JPL-Caltech

Infračervené „videnie“ SPHEREx.

Zrkadlá vo vnútri teleskopu SPHEREx zbierajú svetlo zo vzdialených objektov, ale sú to detektory, ktoré dokážu „vidieť“ infračervené vlnové dĺžky, ktoré sa misia snaží pozorovať.

Hviezda ako naše Slnko vyžaruje celý rozsah viditeľných vlnových dĺžok, takže je biela (aj keď jej vzhľad spôsobuje zemská atmosféra) Pre naše oči sa javia viac žlté). Hranol môže rozbiť toto svetlo na vlnové dĺžky jeho zložiek – dúhu. Toto sa nazýva spektroskopia.

SPHEREx použije na vykonanie spektroskopie filtre namontované na vrchu svojich detektorov. Každý filter približne veľkosti cookie vyzerá voľným okom ako dúhový a obsahuje viacero častí, ktoré blokujú všetky vlnové dĺžky infračerveného žiarenia okrem jednej. Každý objekt pozorovaný SPHEREx bude zobrazený cez každý kus, čo vedcom umožní vidieť špecifické vlnové dĺžky infračerveného svetla vyžarovaného týmto objektom, či už je to hviezda alebo galaxia. Celkovo môže ďalekohľad pozorovať viac ako 100 rôznych vlnových dĺžok.

Z toho SPHEREx vytvorí mapy vesmíru, aké ste doteraz nevideli.

Misia NASA SPHEREx

SPHEREx spravuje Laboratórium Jet Propulsion Laboratory (JPL) divízie astrofyziky NASA v rámci riaditeľstva vedeckých misií vo Washingtone. Ball Aerospace postavil ďalekohľad a dodá autobus kozmickej lode. Vedeckú analýzu údajov SPHEREx vykoná tím vedcov so sídlom v 10 inštitúciách v Spojených štátoch a Južnej Kórei. Údaje budú spracované a archivované v IPAC v Caltech. Súbor údajov SPHEREx bude verejne dostupný.