NASAの最新宇宙望遠鏡、4億5000万個の銀河を調査

空の地図を作成するために設計された NASA の SPHEREx 宇宙望遠鏡は、準備の最終段階にあります。 水や生命に必要な元素の起源、銀河の形成、宇宙の初期膨張などを研究するため、２０２５年４月までに打ち上げられる予定だ。 赤外線で作業する SPHEREx データは、グローバル チームによって分析され、公開されます。 クレジット: カリフォルニア工科大学

主要な要素が集まって、 NASASPHEREx ミッションは、前例のない宇宙地図を作成する宇宙望遠鏡です。

NASA の SPHEREx 宇宙望遠鏡は、地球周回軌道に到達し、空全体のマッピングを開始したときとよく似てきています。 Specto-photometer for the History of the Universe、Epoch of Reionization、Ice Explorer の略称である SPHEREx はトランペットに似ていますが、高さは約 8.5 フィート (2.6 メートル)、幅は約 10.5 フィート (3.2 メートル) です。 天文台の特徴的な形状は円錐形です。 光子 シールドは南カリフォルニアにあるNASAのジェット推進研究所のクリーンルームで組み立てられている。

NASA の SPHEREx ミッションの副ペイロード マネージャー兼ペイロード システム エンジニアであるサラ ソスカ氏は、宇宙船のフォトン シールドの 1 つを見ています。 これらの同心円錐は、望遠鏡の検出器を圧倒する可能性のある太陽と地球からの光と熱から望遠鏡を保護します。 画像出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

シールドと操作

3 つの円錐がそれぞれ内側にあり、SPHEREx 望遠鏡を囲み、太陽と地球の光と熱から保護します。 探査機は地球の内部をスキャンするなど、空のあらゆる部分を調べて、毎年全天の 2 つの地図を完成させます。

ここに示されているのは、カリフォルニア州ストックトンの Applied Aerospace Structures で組み立てられている NASA の SPHEREx 望遠鏡のフォトン シールドの 1 つの一部です。 クレジット: AACS

「宇宙船は空を走査する際に比較的速く移動する必要があるため、SPHEREx は非常に柔軟でなければなりません」と彼は言いました。 ジェット推進研究室Sarah Soska 氏、副ペイロード マネージャー兼ミッションのペイロード システム エンジニア。 「そうは見えませんが、装甲は実際には非常に軽く、サンドイッチ状の素材を重ねて作られています。外側はアルミシート、内側は段ボールのようなハニカム状のアルミニウム構造で、軽くて丈夫です」 。」

NASA SPHEREx は、他にはない空の地図を作成します。 遠征隊が最先端の科学を実施するために使用している特別な機器のいくつかをご覧ください。 画像出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

ミッションの目的

SPHEREx は、遅くとも 2025 年 4 月までに発売され、科学者が水や生命に必要なその他の重要な成分がどこから来たのかをより深く理解するのに役立ちます。 これを行うために、このミッションは、新しい星が誕生し、最終的にそこから惑星が形成される星間雲のガスと塵の中の水氷の量を測定する予定です。 銀河が生み出す集合的な光を測定することで、銀河の宇宙の歴史を研究する予定です。 これらの測定は、銀河がいつ形成され始めたか、そしてその組成が時間の経過とともにどのように変化したかを解明するのに役立ちます。 最後に、SPHEREx は、何百万もの銀河の互いの位置をマッピングすることにより、ビッグバンの後、宇宙の急速な膨張、つまりインフレーションがどのようにして起こったのかについての新たな手がかりを探します。

NASA の SPHEREx ミッションの機械統合リーダーであるアメリア・コーワンは、宇宙望遠鏡を冷却するのに役立つハードウェアである V 字型ラジエーターを持って示されています。 画像出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

涼しくて安定しています

SPHEREx は、人間の目で見ることができる可視光よりも長い波長範囲である赤外光を検出することによってこれらすべてを行います。 赤外線は、すべての暖かい物体が放射するため、熱放射と呼ばれることもあります。 望遠鏡でも赤外線を作り出すことができます。 この光は検出器に干渉する可能性があるため、望遠鏡は低温 (氷点下 350 度以下) に保つ必要があります。 F (約-210度 摂氏）。

外側のフォトンシールドは太陽と地球からの光と熱を遮断し、円錐の間の隙間は熱が望遠鏡に向かって内側に伝わるのを防ぎます。 しかし、SPHEREx が極低温の動作温度に確実に達するようにするには、V 溝ラジエーターと呼ばれるものも必要です。これは、傘を逆さまにしたような 3 つの円錐形のミラーが積み重ねられています。 フォトンシールドの下に位置し、それぞれは赤外線の方向を変える一連のくさびで構成され、赤外線がシールド間の隙間を通って反射して宇宙に飛び出すようにします。 これにより、コンピューターと電子機器を含む宇宙船の室温バスから支柱を介して伝達される熱が除去されます。

JPLのミッションペイロードマネージャー、コンスタンチン・ピナニン氏は、「我々はSPHERExがどれだけ涼しいかだけでなく、その温度が同じままであるかどうかにも興味がある」と語った。 「温度が変化すると、検出器の感度が変化する可能性があり、それが誤った信号として解釈される可能性があります。」

NASA の SPHEREx ミッション用の望遠鏡は、ジェット推進研究所 (JPL) でテスト中です。 太陽と地球からの光と熱から望遠鏡を保護する 3 つの同心円錐の保護内に留まりながら、空をできるだけ広く見ることができるように、その基部が傾けられています。 画像出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

空に目を向ける

SPHEREx の中心となるのはもちろん望遠鏡で、3 つのミラーと 6 つの検出器を使用して遠くの光源からの赤外線を収集します。 望遠鏡は、フォトン シールドの保護内に留まりながら、空をできるだけ多く見ることができるように、そのベースが傾けられています。

この望遠鏡はコロラド州ボルダーのボール・エアロスペース社が製造し、5月にカリフォルニア州パサデナのカリフォルニア工科大学に到着し、検出器とV溝放射器が統合された。 その後、JPL では、エンジニアがロケットが宇宙へ旅立つ間に望遠鏡が耐える振動をシミュレートする振動台に望遠鏡を取り付けました。 その後、カリフォルニア工科大学に戻り、科学者らは振動試験の後、ミラーの焦点がまだ合っていることを確認した。

NASA の SPHEREx 探査機は、これらのフィルターを使用して分光法を実行します。分光法は、科学者が物体の組成を研究したり距離を測定したりするために使用できる技術です。 クッキーほどの大きさの各フィルターには、特定の 1 つの波長を除くすべての赤外線をブロックする複数の部分があります。 画像出典: NASA/JPL-カリフォルニア工科大学

SPHEREx の赤外線「ビジョン」。

SPHEREx 望遠鏡内のミラーは遠くの物体からの光を集めますが、ミッションが観測しようとしている赤外線の波長を「見る」ことができるのは検出器です。

私たちの太陽のような星は、可視波長の全範囲を放射しているため、（地球の大気が原因で白く見えますが）白色です。 私たちの目にはより黄色く見えます）。 プリズムはこの光をその成分の波長、つまり虹に分解します。 これを分光法と呼びます。

SPHEREx は、検出器の上部に取り付けられたフィルターを使用して分光分析を実行します。 ほぼクッキーサイズの各フィルターは肉眼では虹色に見え、特定の波長を除くすべての赤外線放射をブロックする複数の部品が含まれています。 SPHEREx によって観測された各物体は、それぞれの破片を通して画像化され、科学者は、星であろうと銀河であろうと、その物体が発する赤外線の特定の波長を確認できるようになります。 合計すると、この望遠鏡は 100 以上の異なる波長を観察できます。

これから、SPHEREx はこれまでに見たことのない宇宙の地図を作成します。

NASAのSPHERExミッション

SPHEREx は、ワシントンの科学ミッション総局内の NASA 天体物理学部門のジェット推進研究所 (JPL) によって管理されています。 Ball Aerospace は望遠鏡を製造し、宇宙船バスを供給する予定です。 SPHEREx データの科学的分析は、米国と韓国の 10 機関に拠点を置く科学者チームによって実施されます。 データはカリフォルニア工科大学の IPAC で処理およびアーカイブされます。 SPHEREx データセットは一般公開されます。