美国宇航局绘制4.5亿个星系地图的任务正在进行中

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NASA sp herex任务的有效载荷副经理和有效载荷系统工程师Sara Susca抬头看着飞船的一个光子护盾。这些同心圆锥保护望远镜免受来自太阳和地球的光和热的影响，这些光和热会淹没望远镜的探测器。美国宇航局/JPL加州理工学院

（）据美国宇航局喷气推进实验室：美国宇航局的SPHEREx任务的关键要素正在汇集，这是一架太空望远镜，将创建一个前所未有的宇宙地图。

美国宇航局的SPHEREx太空望远镜开始看起来很像当它到达地球轨道并开始绘制整个天空时的样子。SPHEREx是Specto-Photometer for the History of the Universe，Epoch of Reionization和Ices Explorer的缩写，它类似于一个扩音器，尽管它几乎有8.5英尺高(2.6米)，近10.5英尺宽(3.2米)。赋予该天文台独特形状的是它的锥形光子屏蔽，这些光子屏蔽正在南加州美国宇航局喷气推进实验室的一个洁净室中组装。

三个圆锥体，一个套在另一个里面，将包围SPHEREx的望远镜，以保护它免受太阳和地球的光和热的影响。飞船将扫描天空的每一部分，就像扫描一个地球仪的内部一样，每年完成两张全天图。

“SPHEREx必须非常敏捷，因为航天器在扫描天空时必须相对快速地移动，”JPL的Sara Susca说，她是该任务的有效载荷副经理兼有效载荷系统工程师。“看起来不像，但这些护盾实际上很轻，由像三明治一样的多层材料制成。外面是铝板，里面是铝蜂窝结构，看起来像纸板——很轻，但很坚固。”

当不晚于2025年4月发射时，SPHEREx将帮助科学家更好地了解水和其他生命必需的关键成分的起源。为了做到这一点，该任务将测量星际气体和尘埃云中的水冰含量，新恒星诞生的地方以及行星最终形成的地方。它将通过测量星系产生的集体光来研究星系的宇宙历史。这些测量将有助于理清星系何时开始形成，以及它们的形成是如何随着时间的推移而变化的。最后，通过绘制数百万个星系相对于彼此的位置，SPHEREx将寻找关于宇宙如何在大爆炸后几分之一秒内快速膨胀或膨胀的新线索。

凉爽而稳定



美国宇航局SPHEREx任务的机械集成负责人阿米莉亚·全(Amelia Quan)带着V形槽散热器，这是一种有助于保持太空望远镜低温的硬件。美国宇航局/JPL加州理工学院

SPHEREx将通过检测红外光来实现这一切，红外光的波长范围比人眼能看到的可见光要长。红外光有时也被称为热辐射，因为所有温暖的物体都会发出红外光。甚至望远镜也能产生红外光。因为光会干扰它的探测器，望远镜必须保持低温——低于零下350华氏度(约零下210摄氏度)。

外层光子屏蔽将阻挡来自太阳和地球的光和热，锥体之间的间隙将阻止热量向内流向望远镜。但是为了确保SPHEREx降低到其寒冷的工作温度，它还需要一种叫做V形槽散热器的东西:三个圆锥形的镜子，每个都像一把倒置的伞，一个叠一个。每一个都位于光子护盾下方，由一系列楔形物组成，这些楔形物可以改变红外光的方向，使其通过护盾之间的缝隙反射到太空中。这就带走了包含计算机和电子设备的室温航天器总线上通过支架携带的热量。

“我们不仅关心SPHEREx有多冷，还关心它的温度保持不变，”该任务的有效载荷经理JPL的康斯坦丁·佩纳宁说。“如果温度发生变化，它可能会改变探测器的灵敏度，这可能会转化为错误信号。”

天空之眼



美国宇航局SPHEREx任务的望远镜在JPL接受测试。它的底座是倾斜的，因此它可以尽可能多地看到天空，同时保持在三个同心圆锥的保护下，这三个圆锥保护望远镜免受来自太阳和地球的光和热的影响。美国宇航局/JPL加州理工学院

当然，SPHEREx的核心是它的望远镜，它使用三面镜子和六个探测器收集来自遥远光源的红外光。望远镜的底座是倾斜的，因此它可以尽可能多地看到天空，同时保持在光子护盾的保护之下。

该望远镜由科罗拉多州博尔德市的鲍尔航空航天公司建造，于5月抵达加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院，在那里它与探测器和V形槽散热器集成在一起。然后，在JPL，工程师们将它固定在一个振动台上，模拟望远镜在乘坐火箭前往太空时将承受的震动。在那之后，它回到了加州理工学院，在那里科学家们确认它的镜子在振动测试后仍然聚焦。

SPHEREx的红外“视觉”



美国宇航局的SPHEREx将使用这些过滤器进行光谱分析，这是一种科学家可以用来研究物体成分或测量其距离的技术。每个过滤器——大约有饼干大小——有多个部分，除了一个特定波长的红外光之外，都可以阻挡。美国宇航局/JPL加州理工学院

SPHEREx望远镜内的镜子收集来自遥远物体的光，但它是探测器，可以“看到”任务试图观察的红外波长。

像我们的太阳这样的恒星发出整个可见波长范围的光，所以它是白色的(尽管地球的大气层使它在我们眼中看起来更黄)。棱镜可以将光分解成不同的波长——彩虹。这叫做光谱学。

SPHEREx将使用安装在其探测器顶部的过滤器来进行光谱分析。只有饼干大小，每个滤光片肉眼看来都是彩虹色的，并且有多个部分来阻挡除了一个特定波长的红外光。SPHEREx观察的每个物体都将被每个片段成像，使科学家能够看到该物体发出的特定红外波长，无论它是恒星还是星系。这台望远镜总共可以观测100多种不同的波长。

由此，SPHEREx将绘制出不同于以往的宇宙地图。

关于任务的更多信息

SPHEREx由美国宇航局天体物理学部门的JPL管理，隶属于华盛顿的科学任务理事会。鲍尔航空航天公司建造了望远镜，并将提供飞船总线。SPHEREx数据的科学分析将由位于美国和韩国10个机构的科学家团队进行。数据将在加州理工学院的IPAC进行处理和存档。SPHEREx数据集将向公众开放。