Các yếu tố chính trong sứ mệnh SPHEREx của NASA, sứ mệnh sẽ tạo ra một bản đồ vũ trụ chưa từng có, đang thành hình. Kính viễn vọng không gian SPHEREx của NASA đã bắt đầu có hình dạng như khi nó chạm tới quỹ đạo Trái đất và bắt đầu lập bản đồ toàn bộ bầu trời.
Kính viễn vọng không gian SPHEREx của NASA, được thiết kế để lập bản đồ vũ trụ, đã bước vào giai đoạn chuẩn bị cuối cùng. Nó sẽ được phóng vào tháng 4 năm 2025 và sẽ nghiên cứu nguồn gốc của nước và các yếu tố cần thiết cho sự sống, sự hình thành các thiên hà và sự giãn nở ban đầu của vũ trụ. SPHEREx sử dụng công nghệ hồng ngoại và dữ liệu của nó sẽ được một nhóm toàn cầu phân tích và công khai. Nguồn: Caltech
SPHEREx, viết tắt của Máy đo quang phổ của Nhà thám hiểm lịch sử vũ trụ, Kỷ nguyên tái sinh và băng, trông giống như một chiếc sừng, ngoại trừ việc nó sẽ cao 8,5 feet và rộng gần 10,5 feet. Tấm chắn photon hình côn của đài quan sát, hình dạng độc đáo của nó, đang được lắp ráp trong một căn phòng sạch sẽ tại Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA ở Nam California.
Sara Susca, cộng tác viên quản lý tải trọng và kỹ sư hệ thống tải trọng cho sứ mệnh SPHEREx của NASA, nhìn lên một trong các lá chắn photon của tàu vũ trụ. Những hình nón đồng tâm này bảo vệ kính thiên văn khỏi ánh sáng và nhiệt từ Mặt trời và Trái đất có thể lấn át các máy dò của kính thiên văn. Nguồn hình ảnh: NASA/JPL-Caltech
SPHERexKính thiên văn của sẽ được bao quanh bởi ba hình nón, mỗi hình nón nép vào nhau để bảo vệ nó khỏi ánh sáng và sức nóng của Mặt trời và Trái đất. Tàu vũ trụ sẽ quét mọi phần của bầu trời, giống như bên trong quả địa cầu, hoàn thành hai bản đồ toàn bầu trời mỗi năm.
Trên đây là một phần của lá chắn photon kính thiên văn SPHEREx của NASA đang được lắp ráp tại Công ty Cấu trúc Hàng không Vũ trụ Ứng dụng ở Stockton, California. Nguồn hình ảnh: AACS
"SPHEREx phải rất linh hoạt vì tàu vũ trụ phải di chuyển tương đối nhanh khi quét bầu trời", Sara Susca, phó giám đốc trọng tải và kỹ sư hệ thống tải trọng tại JPL cho biết. “Trông thì không giống, nhưng tấm khiên thực sự rất nhẹ và được làm từ nhiều lớp vật liệu giống như một chiếc bánh sandwich. Đó là một tấm nhôm ở bên ngoài và cấu trúc tổ ong bằng nhôm ở bên trong, trông giống như bìa cứng – nhẹ nhưng chắc chắn.”
Mục tiêu sứ mệnh
SPHEREx sẽ được phóng không muộn hơn tháng 4 năm 2025 và sẽ giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về nguồn gốc của nước và các thành phần quan trọng khác cần thiết cho sự sống. Để làm được điều này, sứ mệnh sẽ đo lường lượng băng nước dồi dào trong các đám mây khí và bụi giữa các vì sao, nơi các ngôi sao mới được sinh ra và cuối cùng là các hành tinh hình thành. Nó sẽ nghiên cứu lịch sử vũ trụ của các thiên hà bằng cách đo ánh sáng tập thể mà chúng tạo ra. Những phép đo này sẽ giúp tìm ra thời điểm các thiên hà bắt đầu hình thành và sự hình thành của chúng thay đổi như thế nào theo thời gian. Cuối cùng, bằng cách lập bản đồ vị trí tương đối của hàng triệu thiên hà, SPHEREx sẽ tìm kiếm manh mối mới về cách vũ trụ giãn nở hoặc giãn nở nhanh chóng trong từng phần một giây sau Vụ nổ lớn.
Amelia Quan, trưởng nhóm tích hợp cơ học cho sứ mệnh ASPHEREx của NASA, được minh họa bằng bộ tản nhiệt rãnh chữ V, phần cứng sẽ giúp giữ cho kính viễn vọng không gian luôn mát mẻ. Tín dụng hình ảnh: NASA/JPL-Caltech
Làm mát và ổn định
SPHEREx sẽ thực hiện tất cả những điều này bằng cách phát hiện ánh sáng hồng ngoại, có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến mà mắt người có thể nhìn thấy. Tia hồng ngoại đôi khi được gọi là bức xạ nhiệt vì tất cả các vật thể ấm đều phát ra tia hồng ngoại. Ngay cả kính thiên văn cũng có thể tạo ra ánh sáng hồng ngoại. Vì ánh sáng hồng ngoại cản trở các máy dò của kính thiên văn nên kính thiên văn phải được giữ mát—dưới âm 350 độ F (khoảng âm 210 độ C).
Lá chắn photon bên ngoài sẽ chặn ánh sáng và nhiệt từ mặt trời và Trái đất, đồng thời các khe hở giữa các hình nón sẽ ngăn nhiệt xâm nhập vào bên trong kính thiên văn. Nhưng để đảm bảo SPHEREx có thể hoạt động ở nhiệt độ đóng băng, nó cũng cần một thứ gọi là bộ tản nhiệt rãnh chữ V: ba gương thon, mỗi gương xếp chồng lên nhau như một chiếc ô ngược. Mỗi chiếc gương nằm bên dưới tấm chắn photon và bao gồm một loạt thấu kính hình nêm chuyển hướng ánh sáng hồng ngoại để nó phản chiếu vào không gian qua các khoảng trống giữa các tấm chắn. Điều này giúp loại bỏ nhiệt từ xe buýt tàu vũ trụ ở nhiệt độ phòng (chứa máy tính và thiết bị điện tử) thông qua giá đỡ.
Konstantin Penanen của JPL là người quản lý trọng tải cho nhiệm vụ này. “Nếu nhiệt độ thay đổi, nó có thể làm thay đổi độ nhạy của máy dò, từ đó tạo ra tín hiệu sai.”
Kính thiên văn của sứ mệnh NASASPHEREx đang trải qua quá trình thử nghiệm tại JPL. Nó được đặt ở một góc trên đế để có thể nhìn thấy bầu trời nhiều nhất có thể trong khi được bảo vệ khỏi ánh sáng và nhiệt từ mặt trời và trái đất bằng ba hình nón đồng tâm. Nguồn hình ảnh: NASA/JPL - Caltech
Eye in the Sky
Trái tim của SPHEREx tất nhiên là kính thiên văn, sử dụng ba gương và sáu máy dò để thu thập ánh sáng hồng ngoại từ các nguồn ở xa. Kính viễn vọng được nghiêng trên đế để có thể nhìn thấy bầu trời nhiều nhất có thể trong khi được bảo vệ bởi một tấm chắn photon.
Kính thiên văn do Ball Aerospace ở Boulder, Colorado chế tạo, đã đến Caltech ở Pasadena, California vào tháng 5, nơi nó được tích hợp với máy dò và bộ tản nhiệt rãnh chữ V. Sau đó, tại JPL, các kỹ sư gắn nó lên một bàn rung, mô phỏng những rung động mà kính thiên văn sẽ trải qua khi tên lửa phóng vào không gian. Sau đó nó được gửi trở lại Caltech, nơi các nhà khoa học xác nhận rằng gương của nó vẫn có thể lấy nét sau khi thử nghiệm độ rung.
SPHEREx của NASA sẽ sử dụng các bộ lọc này để thực hiện phân tích quang phổ, một kỹ thuật mà các nhà khoa học có thể sử dụng để nghiên cứu thành phần của vật thể hoặc đo khoảng cách của chúng. Mỗi bộ lọc (có kích thước bằng một chiếc bánh quy) có nhiều phân đoạn chặn tất cả ngoại trừ một bước sóng cụ thể của ánh sáng hồng ngoại. Nguồn: Tầm nhìn hồng ngoại của NASA/JPL-Caltech
SPHEREx
TAGP Gương trong kính viễn vọng H25SPHEREx thu thập ánh sáng từ các vật thể ở xa nhưng máy dò chỉ có thể "nhìn thấy" các bước sóng hồng ngoại mà sứ mệnh đang cố gắng quan sát.Các ngôi sao như Mặt trời phát ra toàn bộ quang phổ. Do có nhiều bước sóng khả kiến nên nó có màu trắng (mặc dù bầu khí quyển của Trái đất khiến mắt chúng ta trông có vẻ vàng hơn). Lăng kính tách ánh sáng này thành các bước sóng khác nhau - đây được gọi là quang phổ.
SPHEREx sẽ thực hiện phân tích quang phổ bằng các bộ lọc được gắn trên đầu máy dò. Mỗi bộ lọc có kích thước bằng một chiếc bánh quy, có vẻ óng ánh khi nhìn bằng mắt thường và có nhiều phân đoạn chặn tất cả ngoại trừ một bước sóng cụ thể của ánh sáng hồng ngoại. Mọi vật thể được SPHEREx quan sát đều được chụp ảnh theo từng phân đoạn, cho phép các nhà khoa học nhìn thấy bước sóng hồng ngoại cụ thể do vật thể phát ra, cho dù đó là một ngôi sao hay thiên hà. Tổng cộng, SPH có thể quan sát hơn 100 bước sóng khác nhau. EREx sẽ lập bản đồ vũ trụ hơn bao giờ hết
Sứ mệnh SPHEREx của NASA
5SPHEREx được quản lý bởi Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL), một bộ phận của Ban Giám đốc Sứ mệnh Khoa học Vật lý Thiên văn của NASA ở Washington. BallAerospace đã chế tạo kính viễn vọng và sẽ cung cấp các phân tích khoa học về tàu vũ trụ. Dữ liệu sẽ được xử lý và lưu trữ tại IPAC của Caltech.