اجزای کلیدی برای ماموریت SPHEREx ناسا گرد هم می آیند، تلسکوپ فضایی که نقشه ای منحصر به فرد از کیهان ایجاد می کند.
تلسکوپ فضایی SPHEREx که مخفف عبارت Specto-Photometer for the History of the Universe، Epoch of Reionization و Ices Explorer است، در حالی شکل می گیرد که برای گردش به دور زمین و شروع نقشه برداری از کل آسمان آماده می شود. شبیه به شاخ گاو نر، تقریباً ۸.۵ فوت قد و تقریباً ۱۰.۵ فوت عرض دارد. شکل متمایز آن به دلیل سپر فوتون های مخروطی شکل است که در یک اتاق تمیز در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا جمع شده اند.
محافظ و عملیات تلسکوپ SPHEREx
سه مخروط تو در تو، تلسکوپ SPHEREx را احاطه خواهند کرد تا از نور و گرمای خورشید و زمین محافظت کنند. این فضاپیما هر بخش از آسمان را جارو می‌کند و مانند داخل یک کره زمین را اسکن می‌کند تا سالانه دو نقشه از سراسر آسمان ایجاد کند.
سارا سوسکا، معاون مدیر محموله و مهندس سیستم‌های محموله در JPL، گفت: SPHEREx باید کاملاً چابک باشد، زیرا فضاپیما باید نسبتاً سریع در هنگام اسکن آسمان حرکت کند. سپرها ممکن است سنگین به نظر نرسند، اما در واقع کاملاً سبک هستند و با لایه‌هایی از مواد مانند ساندویچ ساخته شده‌اند. قسمت بیرونی دارای ورقه‌های آلومینیومی است و داخل یک ساختار لانه زنبوری آلومینیومی است که شبیه مقوا است – سبک اما محکم.
اهداف ماموریت
تلسکوپ SPHEREx
SPHEREx که حداکثر تا آوریل ۲۰۲۵ راه اندازی شد، قصد دارد به دانشمندان کمک کند تا منشأ آب و سایر مواد حیاتی را درک کنند. این ماموریت فراوانی یخ آب را در ابرهای بین ستاره ای، جایی که ستارگان جدید شکل می گیرند و در نهایت سیارات پدیدار می شوند، اندازه گیری می کند. تاریخچه کیهانی کهکشان‌ها را با اندازه‌گیری نور جمعی آن‌ها مطالعه می‌کند و نشان می‌دهد که کهکشان‌ها چه زمانی شکل گرفته‌اند و چگونه شکل‌گیری آن‌ها تکامل یافته است. علاوه بر این، با نقشه برداری از محل میلیون ها کهکشان نسبت به یکدیگر، SPHEREx به دنبال سرنخ هایی در مورد انبساط سریع جهان پس از انفجار بزرگ خواهد بود.
خنک سازی و پایدار سازی تلسکوپ SPHEREx
SPHEREx نور مادون قرمز را فراتر از طیف مرئی تشخیص می دهد تا به اهداف خود برسد. نور مادون قرمز که به عنوان تابش گرما نیز شناخته می شود، توسط اجسام گرم ساطع می شود. تلسکوپ خود می تواند نور مادون قرمز ساطع کند، بنابراین باید آن را بسیار سرد، زیر منفی ۳۵۰ درجه فارنهایت (حدود منفی ۲۱۰ درجه سانتیگراد) نگه داشت.
سپر فوتون بیرونی نور و گرما را مسدود می کند و شکاف بین مخروط ها از رسیدن گرما به تلسکوپ جلوگیری می کند. SPHEREx برای حفظ دمای عملیاتی سرد خود از یک رادیاتور شیار V استفاده می کند: سه آینه مخروطی نور مادون قرمز را هدایت می کنند و آن را از میان شکاف های محافظ و به فضا پرتاب می کنند. این تضمین می کند که تلسکوپ برای اندازه گیری های دقیق خنک و پایدار می ماند.
کنستانتین پنانن، مدیر محموله این ماموریت، از JPL می گوید: «ما فقط نگران سرد بودن SPHEREx نیستیم، بلکه نگران ثابت ماندن دمای آن نیز هستیم. “اگر دما تغییر کند، می تواند حساسیت آشکارساز را تغییر دهد و منجر به سیگنال های نادرست شود.”
نگه داشتن تلسکوپ SPHEREx در آسمان
بخش اصلی SPHEREx تلسکوپ آن است که نور مادون قرمز را از منابع دور با استفاده از سه آینه و شش آشکارساز جمع آوری می کند. این تلسکوپ بر روی پایه خود کج شده است تا دید خود را از آسمان به حداکثر برساند و در عین حال توسط سپر فوتون محافظت شود.
این تلسکوپ که توسط Ball Aerospace در بولدر، کلرادو ساخته شد، در ماه مه به Caltech در پاسادنا، کالیفرنیا رسید. در آنجا با آشکارسازها و رادیاتور شیار V ترکیب شد. سپس، در JPL، مهندسان آن را به یک میز ارتعاشی وصل کردند تا لرزشی را که در طول سفر موشک به فضا تجربه می‌کند، شبیه‌سازی کنند. پس از آن، به Caltech بازگشت، جایی که دانشمندان تأیید کردند که آینه‌های آن پس از آزمایش ارتعاش همچنان در کانون توجه قرار دارند.
“Vision” مادون قرمز SPHEREx
آینه‌های داخل تلسکوپ SPHEREx نور را از اجسام دور جمع‌آوری می‌کنند، اما این آشکارسازها هستند که می‌توانند طول موج‌های فروسرخ خاصی را که مأموریت رصد می‌کند، ببیند.
ستاره ای مانند خورشید ما کل محدوده طول موج مرئی را ساطع می کند و باعث می شود سفید به نظر برسد (اگرچه جو زمین رنگ زرد بیشتری به چشمان ما می دهد). طیف‌سنجی که با منشور به دست می‌آید، نور را به طول موج‌های اجزای آن تجزیه می‌کند و رنگین کمان ایجاد می‌کند.
SPHEREx از فیلترهایی در بالای آشکارسازهای خود برای انجام طیف‌سنجی استفاده می‌کند. هر فیلتر، تقریباً به اندازه یک کراکر، رنگین کمانی به نظر می رسد و دارای بخش های متعددی است که تمام طول موج های نور مادون قرمز را به جز یکی مسدود می کند. هر جسم مشاهده شده توسط SPHEREx توسط هر بخش تصویربرداری می‌شود و به دانشمندان اجازه می‌دهد تا طول موج‌های فروسرخ خاصی را که از یک ستاره یا کهکشان ساطع می‌شود، ببینند. در مجموع، این تلسکوپ می تواند بیش از ۱۰۰ طول موج مجزا را رصد کند.
از این طریق، SPHEREx نقشه‌های جهان را برخلاف نقشه‌هایی که قبلاً دیده‌ایم تولید می‌کند.
ماموریت SPHEREx ناسا
SPHEREx توسط آزمایشگاه رانش جت (JPL) برای بخش اخترفیزیک ناسا در اداره ماموریت علمی در واشنگتن نظارت می شود. Ball Aerospace این تلسکوپ را ساخته و اتوبوس فضاپیما را فراهم خواهد کرد. تیمی از دانشمندان در ۱۰ موسسه در سراسر ایالات متحده و کره جنوبی تجزیه و تحلیل علمی داده های SPHEREx را انجام خواهند داد. داده ها در IPAC در Caltech پردازش و ذخیره می شوند و مجموعه داده SPHEREx برای عموم قابل دسترسی خواهد بود.
