El telescopio espacial más nuevo de la NASA estudiará 450 millones de galaxias

Los principales elementos se unen para NASALa misión SPHEREx es un telescopio espacial que creará un mapa del universo sin precedentes.

El telescopio espacial SPHEREx de la NASA está empezando a parecerse mucho cuando alcanza la órbita terrestre y comienza a mapear todo el cielo. SPHEREx, abreviatura de Espectofotómetro para la Historia del Universo, Época de Reionización y Explorador de Hielos, se parece a una trompeta, aunque mide aproximadamente 8,5 pies (2,6 metros) de alto y aproximadamente 10,5 pies (3,2 metros) de ancho. Lo que da al observatorio su forma distintiva es su forma cónica. Fotón Los escudos, que se están ensamblando en una sala limpia del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

Sarah Soska, subdirectora de carga útil e ingeniera de sistemas de carga útil de la misión SPHEREx de la NASA, observa uno de los escudos de fotones de la nave espacial. Estos conos concéntricos protegen el telescopio de la luz y el calor del Sol y la Tierra, que pueden abrumar a los detectores del telescopio. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech

Blindaje y funcionamiento

Tres conos, cada uno dentro del otro, rodearán el telescopio SPHEREx para protegerlo de la luz y el calor del Sol y la Tierra. La nave espacial barrerá cada parte del cielo, como escanear el interior de la Tierra, para completar dos mapas de todo el cielo cada año.

Aquí se muestra parte de uno de los escudos de fotones del telescopio SPHEREx de la NASA que se está ensamblando en Applied Aerospace Structures en Stockton, California. Crédito: AACS

«SPHEREx tiene que ser muy flexible porque la nave espacial tiene que moverse relativamente rápido mientras explora el cielo», dijo. Laboratorio de propulsión a chorroSarah Soska, subdirectora de carga útil e ingeniera de sistemas de carga útil de la misión. «No lo parece, pero la armadura es en realidad muy liviana y está hecha de capas de materiales como un sándwich. El exterior tiene láminas de aluminio y el interior es una estructura de aluminio en forma de panal que parece cartón: liviana pero resistente. «.

NASA SPHEREx creará un mapa del cielo como ningún otro. Vea algunos de los equipos especiales que utiliza la expedición para realizar ciencia de vanguardia. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech

Objetivos de la misión

Cuando se lance, a más tardar en abril de 2025, SPHEREx ayudará a los científicos a comprender mejor dónde se originan el agua y otros componentes clave necesarios para la vida. Para ello, la misión medirá la abundancia de hielo de agua en las nubes interestelares de gas y polvo, donde nacen nuevas estrellas y a partir de las cuales eventualmente se forman planetas. Estudiará la historia cósmica de las galaxias midiendo la luz colectiva que producen. Estas mediciones ayudarán a determinar cuándo comenzaron a formarse las galaxias y cómo cambió su composición con el tiempo. Finalmente, al mapear la posición de millones de galaxias entre sí, SPHEREx buscará nuevas pistas sobre cómo se produjo la rápida expansión o inflación del universo una fracción de segundo después del Big Bang.

Amelia Cowan, líder de integración mecánica de la misión SPHEREx de la NASA, aparece con un radiador en forma de V, una pieza de hardware que ayudará a mantener fresco el telescopio espacial. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech

Fresco y estable

SPHEREx hará todo esto detectando luz infrarroja, un rango de longitudes de onda más largo que la luz visible que el ojo humano puede ver. La luz infrarroja a veces se denomina radiación térmica porque todos los objetos calientes la emiten. Incluso un telescopio puede crear luz infrarroja. Debido a que esta luz puede interferir con los detectores, el telescopio debe mantenerse fresco (por debajo de los 350 grados bajo cero). F (alrededor de -210 grados Celsius).

Un escudo de fotones exterior bloqueará la luz y el calor del Sol y la Tierra, y los espacios entre los conos evitarán que el calor se abra camino hacia el telescopio. Pero para garantizar que SPHEREx alcance su temperatura de funcionamiento ultrafría, también necesita algo llamado radiador con ranura en V: tres espejos cónicos, cada uno como un paraguas al revés, apilados uno encima del otro. Ubicadas debajo de los escudos de fotones, cada una consta de una serie de cuñas que redirigen la luz infrarroja para que rebote a través de los espacios entre los escudos y salga al espacio. Esto elimina el calor transferido a través de los puntales del bus de temperatura ambiente de la nave espacial que contiene la computadora y la electrónica.

«No sólo estamos interesados ​​en qué tan frío es SPHEREx, sino también si su temperatura se mantiene igual», dijo Konstantin Pinanin, gerente de carga útil de la misión del JPL. «Si la temperatura cambia, la sensibilidad del detector puede cambiar, lo que podría interpretarse como una señal falsa».

El telescopio de la misión SPHEREx de la NASA se está probando en el Jet Propulsion Laboratory (JPL). Está inclinado sobre su base para poder ver la mayor cantidad de cielo posible mientras permanece dentro de la protección de tres conos concéntricos que protegen el telescopio de la luz y el calor del sol y la Tierra. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech

ojo en el cielo

El corazón de SPHEREx es, por supuesto, su telescopio, que capta la luz infrarroja de fuentes distantes mediante tres espejos y seis detectores. El telescopio está inclinado sobre su base para poder ver la mayor cantidad de cielo posible mientras permanece dentro de la protección de los escudos de fotones.

El telescopio, construido por Ball Aerospace en Boulder, Colorado, llegó en mayo al Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California, donde se integró con detectores y un radiador con ranura en V. Luego, en el JPL, los ingenieros lo montaron sobre una mesa vibratoria que simulaba la vibración que soportaría el telescopio durante el viaje del cohete al espacio. Luego regresó a Caltech, donde los científicos confirmaron que sus espejos todavía estaban enfocados después de una prueba de vibración.

El rover SPHEREx de la NASA utilizará estos filtros para realizar espectroscopia, una técnica que los científicos pueden utilizar para estudiar la composición de un objeto o medir su distancia. Cada filtro, aproximadamente del tamaño de una galleta, tiene varias partes que bloquean todas las longitudes de onda de luz infrarroja excepto una específica. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech

La «visión» infrarroja de SPHEREx.

Los espejos dentro del telescopio SPHEREx recogen la luz de objetos distantes, pero son los detectores los que pueden «ver» las longitudes de onda infrarrojas que la misión intenta observar.

Una estrella como nuestro Sol emite todo el rango de longitudes de onda visibles, por lo que es blanca (aunque la atmósfera terrestre hace que aparezca) Se ven más amarillos a nuestros ojos.). Un prisma puede descomponer esta luz en las longitudes de onda que la componen: el arco iris. Esto se llama espectroscopia.

SPHEREx utilizará filtros montados encima de sus detectores para realizar la espectroscopia. Cada filtro, aproximadamente del tamaño de una galleta, parece iridiscente a simple vista y contiene múltiples partes para bloquear todas las longitudes de onda de radiación infrarroja, excepto una específica. Se tomarán imágenes de cada objeto observado por SPHEREx a través de cada pieza, lo que permitirá a los científicos ver las longitudes de onda específicas de la luz infrarroja emitida por ese objeto, ya sea una estrella o una galaxia. En total, el telescopio puede observar más de 100 longitudes de onda diferentes.

A partir de esto, SPHEREx creará mapas del universo como nunca antes se habían visto.

La misión SPHEREx de la NASA

SPHEREx está gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la División de Astrofísica de la NASA dentro de la Dirección de Misiones Científicas en Washington. Ball Aerospace construyó el telescopio y suministrará el autobús de la nave espacial. El análisis científico de los datos de SPHEREx será realizado por un equipo de científicos de 10 instituciones de Estados Unidos y Corea del Sur. Los datos serán procesados ​​y archivados en IPAC en Caltech. El conjunto de datos SPHEREx estará disponible públicamente.