原创 哈尔鲍曼9000 科学剃刀

JPL总监Laurie Leshin在JPL与SPHEREx合影。仪器安装在振动台上，用于模拟发射过程中的晃动。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院

美国宇航局的SPHEREx太空望远镜在过去两个月里一直被塞进一个定制的房间内，进行测试，为为期两年的太空任务做准备。SPHEREx代表宇宙历史的分光光度计，再电离时代和冰探测器，不迟于2025年4月发射到地球轨道上。

它将用红外波长的光绘制整个天空，不仅可以捕获数亿颗恒星和星系的图像，还可以捕获这些物体的光谱。光谱是由将光分解成彩虹波长的仪器产生的，揭示了有关宇宙物体的组成、距离等的新细节。

“这是一架小型望远镜，但由于其非常宽的视野，它可以收集大量的光线，”加州理工学院物理学研究教授兼SPHEREx团队成员Stephen Padin解释说。“这将是第一次全天空近红外光谱调查。

SPHEREx望远镜和探测器将在三个“V型槽”散热器的帮助下在太空中保持低温，如图所示。这些散热器被昵称为“保持SPHEREx凉爽的宝石”，它们以红外辐射的形式向侧面发射热能，并进入寒冷的太空。散热器是分段的，当您向顶部移动时，每个散热器都会达到较低的温度。最后一个辐射器级是位于望远镜顶部附近的板，它为长波长探测器提供了最低温度级。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院

望远镜倾斜以允许SPHEREx绘制整个天空。SPHEREx必须在不让阳光进入热系统的情况下进行观测，这意味着太阳必须始终偏离中心轴90度以上。如果望远镜笔直向上，则此约束将在地图覆盖范围中留下两个孔，位于黄道北极和南黄道极。通过将望远镜稍微向太阳倾斜，SPHEREx避免了这些覆盖孔，同时也防止了阳光进入热系统。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院

为了让SPHEREx的旅程做好准备，加州理工学院和由加州理工学院为NASA管理的喷气推进实验室（JPL）的科学家和工程师一直在加州理工学院卡希尔天文学和天体物理学中心的地下室实验室中测试SPHEREx的探测器和光学器件。

由于执行这些测试需要模拟太空的极冷真空，因此SPHEREx团队招募了韩国天文学和空间科学研究所（KASI）的同事为此目的建造了一个专门的房间。SUV大小的腔室将望远镜冷却到零下350华氏度（约零下200摄氏度）。

“室内的一系列测量将测试望远镜是否聚焦并通过发射的摇晃保持焦点，”该任务的首席研究员，加州理工学院物理学教授，JPL高级研究科学家Jamie Bock说。“该腔室稍后将用于表征SPHEREx的光谱仪，该光谱仪将捕获天空中每个点的详细光谱信息。

去年，定制室在一台30吨起重机的帮助下被降低到卡希尔的地下室，如延时视频所示。然后仔细准备将望远镜放置在室内，该过程包括将望远镜的一部分包裹在箔材料中以阻挡杂散光并保持望远镜冷却。第二个延时视频显示团队成员将望远镜装入腔室。

为了测试望远镜是否聚焦，该团队使用准直器，基本上是反向运行的望远镜，将人造恒星照射到室内和探测器上。该腔室设计有镀金蓝宝石窗口，允许团队将人造恒星投射到腔室中，同时将实验室的热量从腔室反射出去。

“实验室在红外波长下发光，”加州理工学院的科学研究员兼SPHEREx团队的仪器科学家Phil Korngut解释说。“我们需要防止这种讨厌的热背景光进入望远镜，因为它会完全淹没探测器。

在加州理工学院的测试之间，望远镜被运往JPL，在那里一个大型机械振动台正在模拟SPHEREx在火箭上发射到太空时将经历的振动。一旦SPHEREx通过加州理工学院和JPL的测试，它将被运往科罗拉多州博尔德的鲍尔航空航天公司，从2024年3月开始与航天器集成。

该任务的天空地图将以100多种不同的红外波长的光展示整个宇宙中的恒星和星系。它的图像和光谱数据将使天文学家能够追踪宇宙的大尺度结构，以回答有关138亿年前宇宙诞生后最初时刻的基本问题。SPHEREx还将通过研究恒星和行星系统正在形成的地区的水和其他冰的丰度，帮助回答水如何到达地球的谜团。

“我们的使命是对JWST和未来的Nancy Grace罗马太空望远镜等其他任务的补充，”加州理工学院博士后学者研究助理，SPHEREx团队成员Chi Nguyen说。“他们详细观察物体，而我们绘制整个天空，更多地关注全球特征。

SPHEREx由JPL为华盛顿特区科学任务理事会内的NASA天体物理学部门管理，Ball Aerospace将提供航天器。对SPHEREx数据的科资料来源析将由位于美国和韩国10个机构的科学家团队进行。数据将在加州理工学院的IPAC进行处理和存档。SPHEREx数据集将公开提供。

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原标题：《NASA计划2025年发射SPHEREX太空望远镜，观察研究宇宙诞生时刻》

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