Le nouveau télescope spatial de la NASA va étudier 450 millions de galaxies

Les principaux éléments sont réunis pour NASALa mission SPHEREx est un télescope spatial qui créera une carte sans précédent de l’univers.

Le télescope spatial SPHEREx de la NASA commence à ressembler beaucoup lorsqu’il atteint l’orbite terrestre et commence à cartographier le ciel entier. Abréviation de Specto-photomètre pour l’histoire de l’univers, l’époque de la réionisation et l’explorateur des glaces, SPHEREx ressemble à une trompette, bien qu’elle mesure environ 8,5 pieds (2,6 mètres) de haut et environ 10,5 pieds (3,2 mètres) de large. Ce qui donne à l’observatoire sa forme distinctive est sa forme conique Photon Les boucliers, qui sont assemblés dans une salle blanche du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud.

Sarah Soska, responsable adjointe de la charge utile et ingénieure en systèmes de charge utile pour la mission SPHEREx de la NASA, examine l’un des boucliers photoniques du vaisseau spatial. Ces cônes concentriques protègent le télescope de la lumière et de la chaleur du Soleil et de la Terre, qui peuvent submerger les détecteurs du télescope. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

Blindage et fonctionnement

Trois cônes, les uns dans les autres, entoureront le télescope SPHEREx pour le protéger de la lumière et de la chaleur du Soleil et de la Terre. Le vaisseau spatial balayera chaque partie du ciel, par exemple en balayant l’intérieur de la Terre, pour réaliser deux cartes du ciel entier chaque année.

On voit ici une partie de l’un des boucliers photoniques du télescope SPHEREx de la NASA en cours d’assemblage chez Applied Aerospace Structures à Stockton, en Californie. Crédit : AACS

« SPHEREx doit être très flexible car le vaisseau spatial doit se déplacer relativement rapidement lorsqu’il scrute le ciel », a-t-il déclaré. Laboratoire de propulsion à réactionSarah Soska, responsable adjointe de la charge utile et ingénieure des systèmes de charge utile pour la mission. « Cela ne semble pas être le cas, mais l’armure est en fait très légère et composée de couches de matériaux comme un sandwich. L’extérieur est constitué de feuilles d’aluminium et l’intérieur est une structure en aluminium en forme de nid d’abeille qui ressemble à du carton – légère mais robuste. « .

NASA SPHEREx créera une carte du ciel pas comme les autres. Découvrez certains des équipements spéciaux que l’expédition utilise pour mener des recherches scientifiques de pointe. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

Objectifs des missions

Une fois lancé – au plus tard en avril 2025 – SPHEREx aidera les scientifiques à mieux comprendre d’où proviennent l’eau et d’autres composants clés nécessaires à la vie. Pour ce faire, la mission mesurera l’abondance de glace d’eau dans les nuages ​​interstellaires de gaz et de poussière, où naissent les nouvelles étoiles et à partir desquels les planètes finissent par se former. Il étudiera l’histoire cosmique des galaxies en mesurant la lumière collective qu’elles produisent. Ces mesures aideront à déterminer quand les galaxies ont commencé à se former et comment leur composition a changé au fil du temps. Enfin, en cartographiant les positions de millions de galaxies les unes par rapport aux autres, SPHEREx recherchera de nouveaux indices sur la manière dont l’expansion rapide, ou inflation, de l’univers s’est produite une fraction de seconde après le Big Bang.

Amelia Cowan, responsable de l’intégration mécanique pour la mission SPHEREx de la NASA, est représentée avec un radiateur en forme de V, un élément matériel qui aidera à garder le télescope spatial au frais. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

Frais et stable

SPHEREx fera tout cela en détectant la lumière infrarouge, une gamme de longueurs d’onde plus longue que la lumière visible que l’œil humain peut voir. La lumière infrarouge est parfois appelée rayonnement thermique car tous les objets chauds l’émettent. Même un télescope peut créer de la lumière infrarouge. Parce que cette lumière peut interférer avec les détecteurs, le télescope doit être maintenu au frais – en dessous de 350 degrés en dessous de zéro. F (environ -210 degrés ° C).

Un bouclier photonique externe bloquera la lumière et la chaleur du Soleil et de la Terre, et les espaces entre les cônes empêcheront la chaleur de pénétrer vers le télescope. Mais pour garantir que SPHEREx atteigne sa température de fonctionnement ultra-froide, il a également besoin de ce qu’on appelle un radiateur à rainure en V : trois miroirs coniques, chacun comme un parapluie renversé, empilés les uns sur les autres. Situés sous les boucliers photoniques, chacun se compose d’une série de coins qui redirigent la lumière infrarouge afin qu’elle rebondisse à travers les espaces entre les boucliers et dans l’espace. Cela élimine la chaleur transférée à travers les entretoises depuis le bus à température ambiante du vaisseau spatial contenant l’ordinateur et l’électronique.

« Nous ne nous intéressons pas seulement à la fraîcheur de SPHEREx, mais aussi à savoir si sa température reste la même », a déclaré Konstantin Pinanin, responsable de la charge utile de la mission au JPL. « Si la température change, la sensibilité du détecteur peut changer, ce qui pourrait être interprété comme un faux signal. »

Le télescope de la mission SPHEREx de la NASA est en cours de test au Jet Propulsion Laboratory (JPL). Il est incliné sur sa base afin de pouvoir voir le plus de ciel possible tout en restant sous la protection de trois cônes concentriques qui protègent le télescope de la lumière et de la chaleur du soleil et de la Terre. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

L’oeil sur le ciel

Le cœur de SPHEREx est bien entendu son télescope, qui collecte la lumière infrarouge provenant de sources lointaines à l’aide de trois miroirs et de six détecteurs. Le télescope est incliné sur sa base afin de pouvoir voir la plus grande partie du ciel possible tout en restant sous la protection des boucliers photoniques.

Le télescope, construit par Ball Aerospace à Boulder, Colorado, est arrivé en mai au California Institute of Technology de Pasadena, en Californie, où il a été intégré à des détecteurs et à un radiateur à rainure en V. Ensuite, au JPL, les ingénieurs l’ont monté sur une table vibrante qui simulait les vibrations que le télescope subirait pendant le voyage de la fusée dans l’espace. Il est ensuite retourné à Caltech, où les scientifiques ont confirmé que ses miroirs étaient toujours nets après un test de vibration.

Le rover SPHEREx de la NASA utilisera ces filtres pour effectuer de la spectroscopie, une technique que les scientifiques peuvent utiliser pour étudier la composition d’un objet ou mesurer sa distance. Chaque filtre, de la taille d’un cookie, comporte plusieurs parties qui bloquent toutes les longueurs d’onde spécifiques de la lumière infrarouge, sauf une. Source de l’image : NASA/JPL-Caltech

La « vision » infrarouge de SPHEREx

Les miroirs à l’intérieur du télescope SPHEREx collectent la lumière d’objets distants, mais ce sont les détecteurs qui peuvent « voir » les longueurs d’onde infrarouges que la mission tente d’observer.

Une étoile comme notre Soleil émet toute la gamme des longueurs d’onde visibles, elle est donc blanche (même si l’atmosphère terrestre la fait apparaître) Ils paraissent plus jaunes à nos yeux). Un prisme peut diviser cette lumière en longueurs d’onde qui la composent : l’arc-en-ciel. C’est ce qu’on appelle la spectroscopie.

SPHEREx utilisera des filtres montés au-dessus de ses détecteurs pour effectuer la spectroscopie. Chaque filtre, de la taille d’un biscuit, semble irisé à l’œil nu et contient plusieurs parties pour bloquer toutes les longueurs d’onde spécifiques du rayonnement infrarouge, sauf une. Chaque objet observé par SPHEREx sera imagé à travers chaque pièce, permettant aux scientifiques de voir les longueurs d’onde spécifiques de la lumière infrarouge émise par cet objet, qu’il s’agisse d’une étoile ou d’une galaxie. Au total, le télescope peut observer plus de 100 longueurs d’onde différentes.

À partir de là, SPHEREx créera des cartes de l’univers jamais vues auparavant.

Mission SPHEREx de la NASA

SPHEREx est géré par le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la division d’astrophysique de la NASA au sein de la direction des missions scientifiques à Washington. Ball Aerospace a construit le télescope et fournira le bus du vaisseau spatial. L’analyse scientifique des données SPHEREx sera menée par une équipe de scientifiques basés dans 10 institutions aux États-Unis et en Corée du Sud. Les données seront traitées et archivées à l’IPAC à Caltech. L’ensemble de données SPHEREx sera accessible au public.