Новый космический телескоп NASA SPHEREx будет запущен в феврале. Он сможет то, чего не может JWST
31.01.2025, Мониша Рависетти, space.com
«Впервые в истории человечества мы буквально картографируем все небесное небо в 102 инфракрасных цветах».
В конце февраля, если все пойдет по плану, в когорту космических телескопов NASA войдет новый персонаж. Это белый, как яичная скорлупа, конический зонд под названием SPHEREx, что (приготовьтесь к сложному произношению) означает Спектрофотометр для изучения истории Вселенной, эпохи реионизации и льдов (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer). И поскольку он работает с инфракрасным светом, SPHEREx призван открывать то, чего не может даже новаторский космический телескоп Джеймса Уэбба.
«Сделать снимок с помощью JWST — это все равно, что сфотографировать человека, — заявил журналистам 31 января Шон Домагал-Голдман, исполняющий обязанности директора отдела астрофизики в штаб-квартире NASA. — То, что могут делать SPHEREx и другие исследовательские миссии, похоже на переход в режим панорамной съемки, когда вы хотите запечатлеть большую группу людей и то, что находится позади них или вокруг них».
В настоящее время запуск запланирован не ранее 27 февраля ракетой SpaceX Falcon 9 — и SPHEREx будет не единственной полезной нагрузкой. В рамках программы NASA Launch Services Program, которая связывает космические миссии с соответствующими коммерческими ракетами-носителями, SPHEREx разделит свой полет с миссией PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), созвездием из четырех небольших спутников, предназначенных для изучения Солнца. Дуэт стартует со стартового комплекса 4E на базе космических сил Ванденберг в Центральной Калифорнии.
«Это третий запуск многоразовой ракеты-носителя, которая ранее была запущена 14 января в миссии Transporter 12, — сказал Сезар Марин, инженер по интеграции SPHEREx для программы Launch Services в Космическом центре имени Кеннеди NASA во Флориде, во время брифинга, имея в виду первую ступень Falcon 9. — Ракетный носитель будет использовать свою феноменальную способность возвращаться снова и приземляться в зоне четыре на Космической военной базе Ванденберг примерно через восемь минут после запуска».
Ожидания от SPHEREx
В течение двух лет — если только NASA не решит продлить миссию — SPHEREx будет составлять карту Вселенной, собирая два вида космического света: оптический и инфракрасный.
Оптический свет виден человеческому глазу и является специализацией многих телескопов, включая космический телескоп Хаббл, в то время как инфракрасный свет невидим для нас и больше похож на тепловую сигнатуру. Инфракрасный свет является специальностью космического телескопа Джеймса Уэбба, и именно поэтому JWST стал таким знаковым, показывая нам вещи во Вселенной, которые так долго оставались скрытыми. Именно инфракрасный свет Вселенной несет информацию о самых дальних уголках космоса, о звездах, рождающихся в слоях пыли, о деталях галактических структур, которые показывают ученым космический эквивалент новых цветов.
Конечно, на небе были и другие инфракрасные телескопы — например, ныне выведенный из эксплуатации телескоп «Спитцер», и даже «Хаббл» обладает некоторыми возможностями в этой области, — но ни один из них не сравнится с JWST.
Хотя SPHEREx мог бы (в каком-то смысле).
Справедливости ради, SPHEREx не сможет конкурировать с JWST в способности наблюдать узко локализованные области Вселенной, которые ограничены инфракрасной частью электромагнитного спектра. Однако, в отличие от JWST, он будет делать обзор всего неба. JWST стоимостью 10 миллиардов долларов отлично подходит для наблюдения за такими объектами, как отдельные туманности и относительно узкие, но чрезвычайно объемные глубокие поля. SPHEREx предназначен для съемки всего неба, как его видят с Земли.
«Мы буквально картографируем все небесное небо в 102 инфракрасных цветах впервые в истории человечества, и мы будем делать это каждые шесть месяцев, — сказал Ники Фокс, помощник администратора Управления научных миссий NASA. — Этого еще не было сделано на таком уровне цветового разрешения для наших старых карт неба».
«Что касается миссий по обзору всего неба, — сказал на брифинге Джейми Бок, главный исследователь миссии SPHEREx в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, — то, как правило, они проводились с помощью фотометрии, при этом небо рассматривалось в широких диапазонах, а не в полном спектре».
Цели SPHEREx
Что же будет искать SPHEREx? Ну, учитывая, что космический телескоп будет фактически картографировать все на небе со своей специальной рассветно-закатной солнечно-синхронной орбиты, которая поддерживает его достаточно прохладным для изучения инфракрасного излучения, — список можно продолжать бесконечно.
Однако, если назвать несколько целей, ученые хотят узнать больше о множестве галактик на разных этапах их истории, чтобы расширить наши знания об эволюции галактик, и они хотят заглянуть в пустое пространство между звездами, чтобы увидеть, есть ли там какие-либо ледяные органические вещества, чтобы проследить, как могла зародиться жизнь на Земле.
«Респект нашей команде в OSIRIS-REx в Планетарном отделе, — сказал Домагал-Голдман. — Они подхватили эту историю, а затем рассказали, как они путешествует по нашей Солнечной системе к планетам, подобным нашему дому».
Ученые также надеются запечатлеть трехмерные виды сотен миллионов галактик, чтобы углубить наше понимание космической инфляции — теории, согласно которой через несколько мгновений после своего рождения Вселенная испытала ошеломляющее расширение. Это было похоже на то, как если бы воздушный шар внезапно надулся.
«Буквально через триллионную триллионной миллиардной доли секунды после Большого взрыва наблюдаемая Вселенная претерпела поразительное расширение, — сказал Бок, — расширившись в триллион триллионов раз, и это расширение увеличило крошечные флуктуации размером меньше атома до огромных космологических масштабов, которые мы наблюдаем сегодня».
«Мы до сих пор не знаем, что стало причиной инфляции и почему она произошла», — сказал он.
Обычно бывает так, что разные космические миссии приносят пользу друг другу в дальнейшем, но здесь такое сотрудничество, похоже, особенно распространено. Очевидно, что поскольку JWST так искусен в инфракрасной визуализации, для SPHEREx будет чрезвычайно полезно предоставить ученым JWST инфракрасную карту всего неба, чтобы они знали, на каких областях сосредоточиться. И, как уже упоминалось, миссия по отбору проб астероидов OSIRIS-REx (теперь известная как OSIRIS-APEX в честь ее новой цели — пресловутого астероида Апофис) также пытается связать точки, когда дело касается органики, разбросанной по всему космосу.
Мы также увидим, как крупный наземный телескоп, обсерватория Веры Рубин, увидит первый свет в конце этого года, если все пойдет по плану. Рубин также будет картографировать гигантские участки неба, хотя и на других длинах волн — но это просто означает, что на карты SPHEREx нужно добавить еще один слой наблюдений.
«Ни один инструмент, ни один прибор, ни одна миссия не могут рассказать нам всю историю космоса, — сказал Домагал-Голдман. — Ответы на такие большие вопросы приходят благодаря силе объединенных наблюдений из объединенных обсерваторий».
Логистика SPHEREx
«SPHEREx — это свидетельство того, что большие достижения в науке могут быть достигнуты с помощью небольшого телескопа», — заявила на брифинге Бет Фабински, заместитель руководителя проекта SPHEREx в Лаборатории реактивного движения NASA в южной Калифорнии.
Команда утверждает, что SPHEREx стоит около 488 миллионов долларов (без учета некоторых будущих расходов), что звучит очень дорого, но довольно скромно с точки зрения ценников других космических миссий. Это особенно верно, если учесть, что SPHEREx в конечном итоге может предложить для наших научных учебников.
В рамках этого бюджета космический корабль был тщательно спроектирован, при этом внимание уделялось нескольким ключевым аспектам его конструкции.
«Он весит около 1100 фунтов (499 кг), то есть немного меньше рояля, и потребляет около 270–300 Вт энергии — меньше, чем холодильник, — сказала Фабински. — Он вырабатывает больше энергии, чем ему нужно, используя толстую солнечную батарею, очень похожую на ту, что у вас может быть на крыше дома».
Но самая насущная проблема, когда дело касается инфракрасной съемки, заключается в том, что инструмент, делающий снимки, не должен подвергаться воздействию тепла, поскольку это мешает сбору данных. «Если они слишком теплые, они будут ослеплены собственным теплым свечением», — сказала Фабински. Однако, к сожалению, в космосе вы обнаружите один из самых горячих возможных объектов, воздействию которых может подвергнуться космический корабль: Солнце.
Вот почему была выбрана особая орбита SPHEREx, чтобы держать его подальше от солнечного света; это также было важной частью конструкции и размещения космического телескопа Джеймса Уэбба. JWST также находится в месте, известном как точка Лагранжа 2, в котором легче защищать его от солнечного тепла в любое время.
«У нас есть три концентрических конусообразных фотонных щита, — сказала Фабински, объясняя подробнее, как команда планирует поддерживать на SPHEREx достаточно низкие температуры. — Они защищают инструмент, заключенный в центре, от солнечного света и пепельного света вместе с тремя изогнутыми пластинами в нижней части полезной нагрузки, называемыми радиатором V-группы. Они помогают отводить тепло от космического корабля, нагревающегося под полезной нагрузкой».
Как только SPHEREx будет благополучно доставлен в космос, будет полностью развернут и правильно запущен, команда начнет работу по проведению первого полугодового обзора неба в рамках миссии. «Основной формой выпуска данных является публикация так называемых калиброванных спектральных изображений, которые будут получены в течение двух месяцев после наблюдения», — сказал Бок, хотя он подчеркнул, что есть одно конкретное достижение, на которое он нацелился в обозримом будущем:
«Должен сказать, что я с нетерпением жду момента, когда мы откроем крышку телескопа и сделаем первый снимок — это покажет нам, что все работает так, как и ожидалось».
Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti)
Оригинал: NASA's new SPHEREx space telescope to launch in February — it can do what the JWST can't