NASA正在执行绘制4.5亿个星系地图的任务

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美国宇航局SPHEREx任务的副有效载荷经理兼有效载荷系统工程师萨拉·苏斯卡（Sara Susca）抬头看着航天器的一个光子屏蔽。这些同心锥体保护望远镜免受来自太阳和地球的光和热的影响，这些光和热会压倒望远镜的探测器。图片来源：NASA/JPL-Caltech

美国宇航局的SPHEREx太空望远镜开始看起来很像它到达地球轨道并开始绘制整个天空时的样子。SPHEREx 是宇宙历史光谱光度计、再电离时代和 Ices Explorer 的缩写，类似于牛角，尽管它高近 8.5 英尺（2.6 米），宽近 10.5 英尺（3.2 米）。天文台的锥形光子屏蔽使其具有独特的形状，这些光子屏蔽正在南加州NASA喷气推进实验室的洁净室中组装。

三个锥体，每个锥体都依偎在另一个锥体中，将围绕着SPHEREx的望远镜，以保护它免受太阳和地球的光和热的影响。该航天器将扫过天空的每一部分，就像扫描地球仪的内部一样，每年完成两张全天空地图。

“SPHEREx必须非常敏捷，因为航天器在扫描天空时必须相对快速地移动，”JPL的副有效载荷经理兼有效载荷系统工程师Sara Susca说。“它看起来不是那样的，但防护罩实际上很轻，并且由三明治等材料层制成。外面是铝板，里面是铝蜂窝结构，看起来像纸板——轻巧但坚固。

美国宇航局SPHEREx任务的望远镜在喷气推进实验室进行测试。它的底座是倾斜的，因此它可以尽可能多地看到天空，同时保持在三个同心锥体的保护范围内，这些锥体可以保护望远镜免受来自太阳和地球的光和热的影响。图片来源：NASA/JPL-Caltech

不迟于2025年4月推出时，SPHEREx将帮助科学家更好地了解水和其他生命必需的关键成分的起源。为此，该任务将测量星际气体和尘埃云中水冰的丰度，新恒星诞生的地方以及行星最终形成的地方。它将通过测量星系产生的集体光来研究星系的宇宙历史。

这些测量将有助于梳理星系何时开始形成，以及它们的形成如何随着时间的推移而变化。最后，通过绘制数百万个星系相对于彼此的位置，SPHEREx将寻找新的线索，了解宇宙的快速膨胀或膨胀是如何在大爆炸后几分之一秒内发生的。 美国宇航局的SPHEREx将创建一张与众不同的天空地图。查看该任务用于进行尖端科学研究的一些特殊硬件。图片来源：NASA/JPL-Caltech

凉爽稳定

SPHEREx 将通过检测红外光来完成所有这些工作，红外光的波长范围比人眼所能看到的可见光还要长。红外光有时也称为热辐射，因为所有温暖的物体都会发出它。甚至望远镜也可以产生红外光。因为这种光会干扰它的探测器，所以望远镜必须保持低温——低于零下350华氏度（约零下210摄氏度）。

外部光子屏蔽将阻挡来自太阳和地球的光和热，锥体之间的间隙将阻止热量向内流向望远镜。但为了确保 SPHEREx 能够降低到寒冷的工作温度，它还需要一种叫做 V 型槽散热器的东西：三个锥形镜子，每个镜子都像一把倒置的雨伞，堆叠在一起。位于光子屏蔽下方，每个楔子都由一系列楔形组成，这些楔形物重定向红外光，使其通过光罩之间的间隙反弹到太空中。这消除了通过包含计算机和电子设备的室温航天器总线的支架携带的热量。

美国宇航局SPHEREx任务的机械集成负责人Amelia Quan被看到有一个V型槽散热器，这是一种有助于保持太空望远镜低温的硬件。图片来源：NASA/JPL-Caltech

“我们不仅关心SPHEREx有多冷，还关心它的温度保持不变，”JPL的Konstantin Penanen说，他是该任务的有效载荷经理。“如果温度发生变化，它可能会改变探测器的灵敏度，这可能会转化为错误信号。

眺望天空

当然，SPHEREx的核心是它的望远镜，它使用三个镜子和六个探测器从远处收集红外光。望远镜在其底座上倾斜，因此它可以尽可能多地看到天空，同时保持在光子屏蔽的保护范围内。

该望远镜由科罗拉多州博尔德的Ball Aerospace公司建造，于5月抵达加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院，在那里它与探测器和V型槽辐射器集成在一起。然后，在喷气推进实验室，工程师们将它固定在一个振动台上，模拟望远镜在火箭进入太空时将承受的震动。在那之后，它回到了加州理工学院，科学家们证实，在振动测试之后，它的镜子仍然处于焦点位置。

美国宇航局的SPHEREx将使用这些滤光片进行光谱学，科学家可以用这种技术来研究物体的组成或测量物体的距离。每个滤光片（大约一个饼干的大小）都有多个部分，可以阻挡除一个特定波长的红外光之外的所有部分。图片来源：NASA/JPL-Caltech

SPHEREx 的红外“视觉”

SPHEREx望远镜内部的镜子收集来自远处物体的光线，但探测器可以“看到”任务试图观测的红外波长。

像我们的太阳这样的恒星发出整个可见波长范围，所以它是白色的（尽管地球的大气层使它看起来更黄）。棱镜可以将光分解成其分量波长——彩虹。这称为光谱学。

SPHEREx将使用安装在其探测器顶部的滤光片来执行光谱学。每个滤光片只有饼干的大小，肉眼看起来是彩虹色的，并且有多个部分可以阻挡除一个特定波长的红外光之外的所有红外光。SPHEREx观测到的每个物体都将由每个部分成像，使科学家能够看到该物体发出的特定红外波长，无论是恒星还是星系。总的来说，望远镜可以观测到100多个不同的波长。

由此，SPHEREx将创建不同于以往任何宇宙的宇宙地图。

原标题：《美国宇航局（NASA）正在执行绘制4.5亿个星系地图的任务》

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