Новейший космический телескоп НАСА обследует 450 миллионов галактик

Основные элементы собираются вместе для НАСАМиссия SPHEREx — это космический телескоп, который создаст беспрецедентную карту Вселенной.

Космический телескоп НАСА SPHEREx начинает выглядеть примерно так же, как когда он достигает околоземной орбиты и начинает составлять карту всего неба. Сокращенно от «Спектофотометр для истории Вселенной», «Эпохи реионизации» и «Исследователя льдов», SPHEREx напоминает трубу, хотя его высота составляет около 8,5 футов (2,6 метра), а ширина — около 10,5 футов (3,2 метра). Отличительную форму обсерватории придает ее коническая форма. Фотон Щиты собираются в чистой комнате Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

Сара Соска, заместитель менеджера по полезной нагрузке и инженер по системам полезной нагрузки миссии НАСА SPHEREx, смотрит на один из фотонных щитов космического корабля. Эти концентрические конусы защищают телескоп от света и тепла Солнца и Земли, которые могут перегрузить детекторы телескопа. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Экранирование и эксплуатация

Три конуса, каждый внутри другого, будут окружать телескоп SPHEREx, защищая его от света и тепла Солнца и Земли. Космический корабль будет исследовать каждую часть неба, например, сканировать внутреннюю часть Земли, чтобы ежегодно составлять две карты всего неба.

Здесь показана часть фотонного щита одного из телескопов НАСА SPHEREx, собираемого в компании Applied Aerospace Structures в Стоктоне, Калифорния. 1 кредит

«SPHEREx должен быть очень гибким, потому что космический корабль должен двигаться относительно быстро, сканируя небо», — сказал он. Лаборатория реактивного движенияСара Соска, заместитель менеджера по полезной нагрузке и инженер по системам полезной нагрузки миссии. «Это не так выглядит, но на самом деле броня очень легкая и сделана из слоев материалов, похожих на сэндвич. Снаружи — алюминиевые листы, а внутри — алюминиевая конструкция в форме сот, похожая на картон — легкая, но прочная. .»

NASA SPHEREx создаст карту неба, не имеющую аналогов. Посмотрите на специальное оборудование, которое экспедиция использует для проведения передовых научных исследований. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех.

Цели миссии

После запуска – не позднее апреля 2025 года – SPHEREx поможет ученым лучше понять, откуда берутся вода и другие ключевые компоненты, необходимые для жизни. Для этого миссия будет измерять содержание водяного льда в межзвездных облаках газа и пыли, где рождаются новые звезды и из которых в конечном итоге формируются планеты. Он будет изучать космическую историю галактик, измеряя коллективный свет, который они излучают. Эти измерения помогут выяснить, когда начали формироваться галактики и как их состав менялся с течением времени. Наконец, составив карту положения миллионов галактик относительно друг друга, SPHEREx будет искать новые подсказки о том, как быстрое расширение или инфляция Вселенной произошло через долю секунды после Большого взрыва.

Амелия Коуэн, руководитель механической интеграции миссии НАСА SPHEREx, изображена с V-образным радиатором, аппаратным обеспечением, которое поможет поддерживать охлаждение космического телескопа. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Круто и стабильно

SPHEREx будет делать все это, обнаруживая инфракрасный свет — диапазон длин волн, превышающий видимый свет, который может видеть человеческий глаз. Инфракрасный свет иногда называют тепловым излучением, поскольку его излучают все теплые предметы. Даже телескоп может создавать инфракрасный свет. Поскольку этот свет может мешать работе детекторов, телескоп необходимо хранить в прохладном месте — ниже 350 градусов ниже нуля. Ф (около -210 градусов Цельсия).

Внешний фотонный экран будет блокировать свет и тепло от Солнца и Земли, а промежутки между конусами не позволят теплу проникнуть внутрь телескопа. Но для того, чтобы SPHEREx достиг своей ультрахолодной рабочей температуры, ему также необходимо нечто, называемое радиатором с V-образной канавкой: три конических зеркала, каждое из которых похоже на перевернутый зонтик, сложенных друг на друга. Каждый из них, расположенный под фотонными щитами, состоит из ряда клиньев, которые перенаправляют инфракрасный свет так, что он отражается через промежутки между щитами и выходит в космос. Это отводит тепло, передаваемое через стойки от шины комнатной температуры космического корабля, содержащей компьютер и электронику.

«Нас интересует не только то, насколько прохладен SPHEREx, но и останется ли его температура прежней», — сказал Константин Пинанин, менеджер полезной нагрузки миссии из Лаборатории реактивного движения. «При изменении температуры может измениться чувствительность детектора, что можно интерпретировать как ложный сигнал».

Телескоп для миссии НАСА SPHEREx проходит испытания в Лаборатории реактивного движения (JPL). Его основание наклонено так, чтобы он мог видеть как можно большую часть неба, оставаясь при этом под защитой трех концентрических конусов, которые защищают телескоп от света и тепла Солнца и Земли. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Глаз на небо

Сердцем SPHEREx, конечно же, является телескоп, который собирает инфракрасное излучение от удаленных источников с помощью трех зеркал и шести детекторов. Основание телескопа наклонено таким образом, чтобы он мог видеть как можно большую часть неба, оставаясь при этом под защитой фотонного щита.

Телескоп, построенный компанией Ball Aerospace в Боулдере, штат Колорадо, прибыл в мае в Калифорнийский технологический институт в Пасадене, штат Калифорния, где он был интегрирован с детекторами и излучателем с V-образной канавкой. Затем, в Лаборатории реактивного движения, инженеры установили его на вибростол, имитирующий вибрацию, которую телескоп будет испытывать во время полета ракеты в космос. Затем он вернулся в Калифорнийский технологический институт, где ученые подтвердили, что его зеркала все еще находятся в фокусе после испытания на вибрацию.

Ровер НАСА SPHEREx будет использовать эти фильтры для проведения спектроскопии — метода, который ученые могут использовать для изучения состава объекта или измерения его расстояния. Каждый фильтр размером с печенье состоит из нескольких частей, которые блокируют все волны инфракрасного света, кроме одной определенной длины волны. Источник изображения: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.

Инфракрасное «видение» SPHEREx.

Зеркала внутри телескопа SPHEREx собирают свет от удаленных объектов, но именно детекторы могут «видеть» инфракрасные волны, которые миссия пытается наблюдать.

Звезда, подобная нашему Солнцу, излучает весь диапазон видимых длин волн, поэтому она белая (хотя ее появление вызывает атмосфера Земли). Нашим глазам они кажутся более желтыми). Призма может разбить этот свет на составляющие его длины волн — радугу. Это называется спектроскопией.

SPHEREx будет использовать фильтры, установленные наверху детекторов, для проведения спектроскопии. Каждый фильтр размером примерно с печенье кажется переливающимся невооруженным глазом и содержит несколько частей, блокирующих все волны инфракрасного излучения, кроме одной определенной длины волны. Каждый объект, наблюдаемый SPHEREx, будет отображаться через каждую часть, что позволит ученым увидеть определенные длины волн инфракрасного света, излучаемого этим объектом, будь то звезда или галактика. Всего телескоп может наблюдать более 100 различных длин волн.

На основе этого SPHEREx создаст карты Вселенной, непохожие ни на одну из виденных ранее.

Миссия НАСА SPHEREx

SPHEREx находится в ведении Лаборатории реактивного движения (JPL) Отделения астрофизики НАСА в составе Управления научных миссий в Вашингтоне. Компания Ball Aerospace построила телескоп и поставит автобус для космического корабля. Научный анализ данных SPHEREx будет проводиться группой ученых из 10 учреждений в США и Южной Корее. Данные будут обработаны и заархивированы в IPAC Калифорнийского технологического института. Набор данных SPHEREx будет общедоступным.