Грядущий космический телескоп NASA, Спектрофотометр для истории Вселенной, эпохи реионизации и Ices Explorer, или SPHEREx, на один шаг ближе к запуску. Миссия официально вступила в Фазу C, на жаргоне NASA. Это означает, что агентство утвердило предварительные планы проекта обсерватории, и можно начинать работу по созданию окончательного детального проекта, а также по созданию аппаратного и программного обеспечения.
SPHEREx, управляемый Лабораторией реактивного движения NASA в Южной Калифорнии, планируется запустить не раньше июня 2024 года и не позднее апреля 2025 года. Его инструменты будут обнаруживать свет в ближнем инфракрасном диапазоне или на длинах волн, в несколько раз превышающих свет, видимый человеческим глазом. Во время своей двухлетней миссии он четыре раза нанесет на карту все небо, создав огромную базу данных звезд, галактик, туманностей (облака газа и пыли в космосе) и многих других небесных объектов.
Космический телескоп размером примерно с малолитражный автомобиль будет использовать метод, называемый спектроскопией, для разделения ближнего инфракрасного света на отдельные длины волн или цвета, точно так же, как призма разбивает солнечный свет на составляющие его цвета. Данные спектроскопии могут показать, из чего сделан объект, поскольку отдельные химические элементы поглощают и излучают свет определенной длины. Его также можно использовать для оценки расстояния объекта от Земли, что означает, что карта SPHEREx будет трехмерной. SPHEREx станет первой миссией NASA, которая построит карту спектроскопии всего неба в ближнем инфракрасном диапазоне и будет наблюдать в общей сложности 102 цвета в ближнем инфракрасном диапазоне.
Перед тем, как перейти к этапу C, команда SPHEREx успешно завершила предварительную проверку проекта в октябре 2020 года. В ходе этого многодневного процесса команде пришлось продемонстрировать руководству NASA, что они могут воплотить в жизнь свой сложный и передовой проект миссии. Обычно проверка проводится лично, но с учетом мер предосторожности , связанных с COVID-19 , команде пришлось скорректировать свою презентацию в новом формате.
Научная команда SPHEREx преследует три главные цели. Первjt — это поиск свидетельств того, что могло произойти менее чем на одну миллиардную миллиардной доли секунды после большого взрыва. За эту долю секунды само пространство могло быстро расшириться, что ученые называют инфляцией. Такой внезапный воздушный шар повлиял бы на распределение материи в космосе, и доказательства этого влияния все еще присутствуют сегодня. С помощью SPHEREx ученые будут отображать положение миллиардов галактик во Вселенной относительно друг друга, ища статистические закономерности, вызванные инфляцией. Эти закономерности могут помочь ученым понять физику, вызвавшую расширение.
Вторая цель — изучить историю формирования галактик, начиная с первых звезд, которые загорелись после Большого взрыва, и заканчивая современными галактиками. SPHEREx сделает это, изучив слабое свечение, создаваемое всеми галактиками во Вселенной. Свечение, которое является причиной того, что ночное небо не совсем темное, меняется в пространстве, потому что галактики группируются вместе. Создавая карты разных цветов, ученые SPHEREx могут выяснить, как свет создавался с течением времени, и начать раскрывать, как первые галактики изначально образовывали звезды.
Наконец, ученые будут использовать карту SPHEREx для поиска водяного льда и замороженных органических молекул — строительных блоков жизни на Земле - вокруг вновь формирующихся звезд в нашей галактике. Водяной лед покрывает частицы пыли в холодных плотных газовых облаках по всей галактике. Молодые звезды формируются внутри этих облаков, а планеты формируются из дисков оставшегося материала вокруг этих звезд. Лед на этих дисках мог засеять планеты водой и другими органическими молекулами. Фактически, вода в океанах Земли, скорее всего, возникла как межзвездный лед. Ученые хотят знать, как часто материалы, поддерживающие жизнь, такие как вода, включаются в молодые планетные системы. Это поможет им понять, насколько распространены планетные системы, подобные нашей, во всем космосе.
Многие партнеры по миссии начинают разработку различных аппаратных и программных компонентов для SPHEREx. Телескоп, который будет собирать свет в ближнем инфракрасном диапазоне, будет построен Ball Aerospace в Боулдере, штат Колорадо. Инфракрасные камеры, которые улавливают свет, будут построены JPL и Caltech (который управляет JPL для NASA). JPL также построит солнцезащитные козырьки, которые будут охладить телескоп и камеры, а BALL построит транспортный отсек космического корабля, в котором будут размещены такие подсистемы, как источники питания и оборудование связи. Программное обеспечение, которое будет управлять данными миссии и сделать их доступными для ученых всего мира, создается в IPAC, центре науки и данных для астрофизики и планетологии в Калифорнийском технологическом институте.
Планируется, что команда SPHEREx потратит 29 месяцев на создание компонентов миссии, прежде чем перейти к следующему этапу миссии, когда эти компоненты будут собраны, протестированы и запущены.
SPHEREx находится в ведении Лаборатории реактивного движения астрофизического отдела NASA в составе Управления научной миссии в Вашингтоне. Главный исследователь миссии Джеймс Бок занимает совместную должность в Калифорнийском технологическом институте и Лаборатории реактивного движения. Научный анализ данных SPHEREx будет проводиться группой ученых из 10 учреждений в США и Южной Корее.