Elemen-elemen utama bersatu untuk NASAMisi SPHEREx adalah teleskop luar angkasa yang akan menciptakan peta alam semesta yang belum pernah ada sebelumnya.

Teleskop luar angkasa SPHEREx milik NASA mulai terlihat mirip ketika mencapai orbit Bumi dan mulai memetakan seluruh langit. Kependekan dari Specto-photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, dan Ices Explorer, SPHEREx menyerupai terompet, meskipun tingginya sekitar 8,5 kaki (2,6 meter) dan lebar sekitar 10,5 kaki (3,2 meter). Yang memberi bentuk khas pada observatorium ini adalah bentuknya yang kerucut Foton Perisai tersebut dirakit di ruangan bersih di Jet Propulsion Laboratory NASA di California Selatan.

Sarah Soska, wakil manajer muatan dan insinyur sistem muatan untuk misi SPHEREx NASA, melihat salah satu perisai foton pesawat ruang angkasa. Kerucut konsentris ini melindungi teleskop dari cahaya dan panas Matahari dan Bumi, yang dapat membebani detektor teleskop. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech

Perisai dan pengoperasian

Tiga kerucut, masing-masing di dalam yang lain, akan mengelilingi teleskop SPHEREx untuk melindunginya dari cahaya dan panas Matahari dan Bumi. Pesawat luar angkasa tersebut akan menyapu setiap bagian langit, seperti memindai bagian dalam bumi, untuk menyelesaikan dua peta seluruh langit setiap tahunnya.

Yang ditampilkan di sini adalah bagian dari salah satu perisai foton teleskop SPHEREx milik NASA yang dirakit di Applied Aerospace Structures di Stockton, California. Kredit: AACS

“SPHEREx harus sangat fleksibel karena pesawat luar angkasa harus bergerak relatif cepat saat memindai langit,” katanya. Laboratorium Propulsi JetSarah Soska, wakil manajer muatan dan insinyur sistem muatan untuk misi tersebut. “Kelihatannya tidak seperti itu, tapi armornya sebenarnya sangat ringan dan terbuat dari lapisan bahan seperti sandwich. Bagian luarnya memiliki lembaran aluminium, dan bagian dalamnya adalah struktur aluminium berbentuk sarang lebah yang terlihat seperti karton—ringan namun kokoh. .”

NASA SPHEREx akan membuat peta langit yang tiada duanya. Lihatlah beberapa peralatan khusus yang digunakan ekspedisi untuk melakukan ilmu pengetahuan mutakhir. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech

Tujuan misi

Saat diluncurkan – paling lambat bulan April 2025 – SPHEREx akan membantu para ilmuwan lebih memahami dari mana air dan komponen penting lainnya yang diperlukan untuk kehidupan berasal. Untuk melakukan hal ini, misi tersebut akan mengukur kelimpahan air es di awan gas dan debu antarbintang, tempat lahirnya bintang-bintang baru dan tempat terbentuknya planet-planet. Ia akan mempelajari sejarah kosmik galaksi dengan mengukur cahaya kolektif yang dihasilkannya. Pengukuran ini akan membantu mengetahui kapan galaksi mulai terbentuk dan bagaimana komposisinya berubah seiring waktu. Terakhir, dengan memetakan posisi jutaan galaksi relatif satu sama lain, SPHEREx akan mencari petunjuk baru tentang bagaimana ekspansi atau inflasi alam semesta yang cepat terjadi sepersekian detik setelah Big Bang.

Amelia Cowan, pemimpin integrasi mekanis untuk misi SPHEREx NASA, ditampilkan dengan radiator berbentuk V, perangkat keras yang akan membantu menjaga teleskop luar angkasa tetap dingin. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech

Dingin dan stabil

SPHEREx akan melakukan semua ini dengan mendeteksi cahaya inframerah, rentang panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak yang dapat dilihat mata manusia. Cahaya inframerah kadang-kadang disebut radiasi termal karena semua benda hangat memancarkannya. Bahkan teleskop pun bisa menghasilkan cahaya inframerah. Karena cahaya ini dapat mengganggu detektor, teleskop harus tetap sejuk — di bawah 350 derajat di bawah nol F (sekitar -210 derajat Celsius).

Pelindung foton bagian luar akan menghalangi cahaya dan panas dari Matahari dan Bumi, dan celah di antara kerucut akan mencegah panas masuk ke dalam teleskop. Namun untuk memastikan SPHEREx mencapai suhu pengoperasian yang sangat dingin, ia juga memerlukan sesuatu yang disebut radiator alur-V: tiga cermin berbentuk kerucut, masing-masing seperti payung terbalik, ditumpuk di atas satu sama lain. Terletak di bawah perisai foton, masing-masing terdiri dari serangkaian irisan yang mengarahkan cahaya inframerah sehingga memantul melalui celah antara perisai dan keluar ke luar angkasa. Hal ini menghilangkan panas yang ditransfer melalui penyangga dari bus suhu ruangan pesawat ruang angkasa yang berisi komputer dan elektronik.

“Kami tidak hanya tertarik pada seberapa keren SPHEREx, tapi juga apakah suhunya tetap sama,” kata Konstantin Pinanin, manajer muatan misi dari JPL. “Jika suhu berubah, sensitivitas detektor dapat berubah, yang dapat diartikan sebagai sinyal palsu.”

Teleskop untuk misi SPHEREx NASA sedang menjalani pengujian di Jet Propulsion Laboratory (JPL). Basisnya dimiringkan sehingga dapat melihat langit sebanyak mungkin sambil tetap berada dalam perlindungan tiga kerucut konsentris yang melindungi teleskop dari cahaya dan panas matahari dan bumi. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech

Perhatikan langit

Inti dari SPHEREx tentu saja adalah teleskopnya, yang mengumpulkan cahaya inframerah dari sumber jauh menggunakan tiga cermin dan enam detektor. Teleskop dimiringkan pada dasarnya sehingga dapat melihat langit sebanyak mungkin sambil tetap berada dalam perlindungan perisai foton.

Teleskop tersebut, yang dibangun oleh Ball Aerospace di Boulder, Colorado, tiba pada bulan Mei di California Institute of Technology di Pasadena, California, dan terintegrasi dengan detektor dan radiator alur-V. Kemudian, di JPL, para insinyur memasangnya di atas meja goyang yang menyimulasikan getaran yang akan dialami teleskop selama perjalanan roket ke luar angkasa. Kemudian kembali ke Caltech, di mana para ilmuwan memastikan bahwa cerminnya masih fokus setelah uji getaran.

Penjelajah SPHEREx milik NASA akan menggunakan filter ini untuk melakukan spektroskopi, sebuah teknik yang dapat digunakan para ilmuwan untuk mempelajari komposisi suatu objek atau mengukur jaraknya. Setiap filter—seukuran kue—memiliki beberapa bagian yang menghalangi semua kecuali satu panjang gelombang cahaya inframerah tertentu. Sumber gambar: NASA/JPL-Caltech

“Penglihatan” inframerah SPHEREx.

Cermin di dalam teleskop SPHEREx mengumpulkan cahaya dari objek yang jauh, namun detektorlah yang dapat “melihat” panjang gelombang inframerah yang coba diamati oleh misi tersebut.

Bintang seperti Matahari kita memancarkan seluruh rentang panjang gelombang yang terlihat, sehingga berwarna putih (walaupun atmosfer bumi menyebabkannya muncul) Mereka tampak lebih kuning di mata kita). Sebuah prisma dapat memecah cahaya ini menjadi komponen panjang gelombangnya – pelangi. Ini disebut spektroskopi.

SPHEREx akan menggunakan filter yang dipasang di atas detektornya untuk melakukan spektroskopi. Setiap filter berukuran kira-kira tampak berwarna-warni jika dilihat dengan mata telanjang dan berisi beberapa bagian untuk memblokir semua kecuali satu panjang gelombang radiasi inframerah tertentu. Setiap objek yang diamati oleh SPHEREx akan dicitrakan melalui setiap bagian, memungkinkan para ilmuwan untuk melihat panjang gelombang cahaya inframerah tertentu yang dipancarkan oleh objek tersebut, apakah itu bintang atau galaksi. Secara total, teleskop dapat mengamati lebih dari 100 panjang gelombang berbeda.

Dari sini, SPHEREx akan membuat peta alam semesta yang belum pernah terlihat sebelumnya.

Misi SPHEREx NASA

SPHEREx dikelola oleh Jet Propulsion Laboratory (JPL) Divisi Astrofisika NASA dalam Direktorat Misi Sains di Washington. Ball Aerospace membangun teleskop dan akan memasok bus pesawat ruang angkasa. Analisis ilmiah terhadap data SPHEREx akan dilakukan oleh tim ilmuwan yang berbasis di 10 institusi di Amerika Serikat dan Korea Selatan. Data akan diproses dan diarsipkan di IPAC di Caltech. Kumpulan data SPHEREx akan tersedia untuk umum.