Pagrindiniai elementai susijungia NASASPHEREx misija yra kosminis teleskopas, kuris sukurs precedento neturintį visatos žemėlapį.

NASA kosminis teleskopas SPHEREx pradeda atrodyti panašiai kaip tada, kai pasiekia Žemės orbitą ir pradeda kartoti visą dangų. Visatos istorijos, reionizacijos epochos ir ledų tyrinėtojo žodžių spektrofotometras trumpinys SPHEREx primena trimitą, nors yra apie 8,5 pėdos (2,6 metro) aukščio ir apie 10,5 pėdos (3,2 metro) pločio. Išskirtinę observatorijos formą suteikia kūginė forma Fotonas Skydai, kurie surenkami švarioje patalpoje NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorijoje Pietų Kalifornijoje.

Sarah Soska, NASA SPHEREx misijos naudingosios apkrovos vadovo pavaduotoja ir naudingosios apkrovos sistemų inžinierius, apžvelgia vieną iš erdvėlaivio fotonų skydų. Šie koncentriniai kūgiai apsaugo teleskopą nuo saulės ir Žemės sklindančios šviesos ir šilumos, kurios gali užgožti teleskopo detektorius. Vaizdo šaltinis: NASA/JPL-Caltech

Ekranavimas ir veikimas

Trys kūgiai, vienas kito viduje, apgaubs SPHEREx teleskopą, kad apsaugotų jį nuo saulės ir Žemės šviesos bei šilumos. Erdvėlaivis nušluos kiekvieną dangaus dalį, pavyzdžiui, nuskaitys Žemės vidų, kad kiekvienais metais sudarytų du viso dangaus žemėlapius.

Čia parodyta dalis vieno iš NASA SPHEREx teleskopo fotonų skydų, surenkamų taikomosiose aviacijos ir kosmoso struktūrose Stoktone, Kalifornijoje. Kreditas: AACS

„SPHEREx turi būti labai lankstus, nes erdvėlaivis, skenuodamas dangų, turi judėti gana greitai“, – sakė jis. Reaktyvinio judėjimo laboratorijaSarah Soska, naudingojo krovinio vadovo pavaduotoja ir naudingojo krovinio sistemų inžinierė misijai. „Tai neatrodo taip, bet šarvai iš tikrųjų yra labai lengvi ir pagaminti iš medžiagų sluoksnių, pavyzdžiui, sumuštinis. Išorėje yra aliuminio lakštai, o viduje yra korio formos aliuminio konstrukcija, kuri atrodo kaip kartonas – lengvas, bet tvirtas “.

NASA SPHEREx sukurs dangaus žemėlapį kaip niekas kitas. Išbandykite specialią įrangą, kurią ekspedicija naudoja pažangiausiam mokslui vykdyti. Vaizdo šaltinis: NASA/JPL-Caltech

Misijos tikslai

Paleistas – ne vėliau kaip 2025 m. balandžio mėn. – SPHEREx padės mokslininkams geriau suprasti, kur atsiranda vanduo ir kiti pagrindiniai gyvybei būtini komponentai. Norėdami tai padaryti, misija išmatuos vandens ledo gausą tarpžvaigždiniuose dujų ir dulkių debesyse, kur gimsta naujos žvaigždės ir iš kurių galiausiai susidaro planetos. Jis tirs kosminę galaktikų istoriją, matuodamas jų sukuriamą kolektyvinę šviesą. Šie matavimai padės išsiaiškinti, kada galaktikos pradėjo formuotis ir kaip laikui bėgant pasikeitė jų sudėtis. Galiausiai, nustatydamas milijonų galaktikų padėtis viena kitos atžvilgiu, SPHEREx ieškos naujų užuominų apie tai, kaip greitas Visatos plėtimasis arba infliacija įvyko praėjus sekundės daliai po Didžiojo sprogimo.

Amelia Cowan, NASA SPHEREx misijos mechaninės integracijos vedėja, parodyta su V formos radiatoriumi – techninės įrangos dalimi, kuri padės išlaikyti kosminį teleskopą vėsų. Vaizdo šaltinis: NASA/JPL-Caltech

Kietas ir stabilus

SPHEREx visa tai padarys aptikdama infraraudonąją šviesą – bangų ilgių diapazoną, ilgesnį už matomą šviesą, kurią mato žmogaus akis. Infraraudonoji šviesa kartais vadinama šilumine spinduliuote, nes ją skleidžia visi šilti objektai. Net teleskopas gali sukurti infraraudonųjų spindulių šviesą. Kadangi ši šviesa gali trukdyti detektoriams, teleskopas turi būti laikomas vėsiai – žemesnėje nei 350 laipsnių žemiau nulio. F (apie -210 laipsnių Celsijaus).

Išorinis fotonų skydas blokuos šviesą ir šilumą nuo Saulės ir Žemės, o tarpai tarp kūgių neleis šilumai patekti į vidų link teleskopo. Tačiau norint užtikrinti, kad SPHEREx pasiektų itin šaltą darbinę temperatūrą, jam taip pat reikia V formos griovelio radiatoriaus: trijų kūginių veidrodžių, kurių kiekvienas panašus į apverstą skėtį, sukrautų vienas ant kito. Po fotonų skydais kiekvienas iš jų susideda iš kelių pleištų, nukreipiančių infraraudonąją šviesą taip, kad ji atsimuštų pro tarpus tarp skydų ir išeitų į erdvę. Tai pašalina šilumą, perduodamą per statramsčius iš erdvėlaivio kambario temperatūros magistralės, kurioje yra kompiuteris ir elektronika.

„Mums ne tik įdomu, koks kietas yra SPHEREx, bet ir ar jo temperatūra išlieka tokia pati“, – sakė Konstantinas Pinaninas, misijos naudingosios apkrovos vadovas iš JPL. „Jei pasikeičia temperatūra, gali pasikeisti detektoriaus jautrumas, o tai gali būti interpretuojama kaip klaidingas signalas.

NASA misijos SPHEREx teleskopas bandomas Jet Propulsion Laboratory (JPL). Jis yra pakreiptas ant pagrindo, kad galėtų matyti kuo daugiau dangaus ir liktų trijų koncentrinių kūgių, apsaugančių teleskopą nuo šviesos ir saulės bei Žemės šilumos, apsaugoje. Vaizdo šaltinis: NASA/JPL-Caltech

Akis į dangų

SPHEREx širdis, žinoma, yra jo teleskopas, kuris renka infraraudonąją šviesą iš tolimų šaltinių, naudodamas tris veidrodžius ir šešis detektorius. Teleskopas yra pakreiptas ant pagrindo, kad galėtų matyti kuo daugiau dangaus ir likti apsaugotas nuo fotonų skydų.

Teleskopas, kurį pastatė „Ball Aerospace“ Boulder mieste, Kolorado valstijoje, gegužę atkeliavo į Kalifornijos technologijos institutą Pasadenoje, Kalifornijoje, kur jis buvo integruotas su detektoriais ir V formos griovelio radiatoriumi. Tada JPL inžinieriai pritvirtino jį ant drebančio stalo, kuris imitavo vibraciją, kurią teleskopas atlaikys raketos kelionės į kosmosą metu. Tada jis grįžo į Caltech, kur mokslininkai patvirtino, kad jo veidrodžiai vis dar buvo sufokusuoti po vibracijos bandymo.

NASA SPHEREx roveris naudos šiuos filtrus spektroskopijai atlikti – techniką, kurią mokslininkai gali naudoti norėdami ištirti objekto sudėtį arba išmatuoti jo atstumą. Kiekvienas filtras – maždaug slapuko dydžio – turi kelias dalis, kurios blokuoja visą infraraudonųjų spindulių bangos ilgį, išskyrus vieną. Vaizdo šaltinis: NASA/JPL-Caltech

SPHEREx infraraudonųjų spindulių „vizija“.

SPHEREx teleskopo viduje esantys veidrodžiai renka šviesą iš tolimų objektų, tačiau būtent detektoriai gali „matyti“ infraraudonųjų spindulių bangos ilgius, kuriuos misija bando stebėti.

Žvaigždė, tokia kaip mūsų Saulė, skleidžia visą matomų bangų ilgių diapazoną, todėl ji yra balta (nors Žemės atmosfera ją sukelia) Mūsų akims jie atrodo geltonesni). Prizmė gali suskaidyti šią šviesą į komponentų bangos ilgius – vaivorykštę. Tai vadinama spektroskopija.

Spektroskopijai atlikti SPHEREx naudos filtrus, sumontuotus ant detektorių. Kiekvienas maždaug slapuko dydžio filtras plika akimi atrodo vaivorykštis ir jame yra kelios dalys, kurios blokuoja visą infraraudonosios spinduliuotės bangos ilgį, išskyrus vieną. Kiekvienas SPHEREx stebimas objektas bus vaizduojamas per kiekvieną gabalą, todėl mokslininkai galės pamatyti konkrečius to objekto skleidžiamos infraraudonosios šviesos bangos ilgius, nesvarbu, ar tai žvaigždė, ar galaktika. Iš viso teleskopu galima stebėti daugiau nei 100 skirtingų bangų ilgių.

Iš to SPHEREx sukurs visatos žemėlapius, nepanašius į anksčiau matytus.

NASA SPHEREx misija

SPHEREx valdo NASA Astrofizikos skyriaus Jet Propulsion Laboratory (JPL) Mokslo misijos direktorate Vašingtone. „Ball Aerospace“ pastatė teleskopą ir tieks erdvėlaivio autobusą. Mokslinę SPHEREx duomenų analizę atliks mokslininkų komanda iš 10 institucijų visoje JAV ir Pietų Korėjoje. Duomenys bus apdorojami ir archyvuojami Caltech IPAC. SPHEREx duomenų rinkinys bus viešai prieinamas.