För att veta hur universum kommer att sluta, vi måste veta vad som har hänt med den hittills. Detta är bara ett mysterium som NASA:s kommande Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) uppdrag kommer att ta itu med när det utforskar det avlägsna kosmos. Rymdfarkostens gigantiska kamera, Wide Field Instrument (WFI), kommer att vara grundläggande för denna utforskning.

WFI har precis passerat sin preliminära designgranskning, en viktig milstolpe för uppdraget. Det betyder att WFI lyckades uppfylla designen, schema och budgetkrav för att gå vidare till nästa utvecklingsfas, där teamet kommer att påbörja detaljerad design och tillverkning av flyghårdvaran.

"Detta var en enastående preliminär designgranskning, ger en ögonblicksbild av den enorma mängd ingenjörskonst som detta team har åstadkommit på kort tid, sa Jamie Dunn, WFIRST projektledare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland. "WFI-teamet är på god väg att bygga ett instrument i världsklass för NASA:s nästa stora observatorium."

"Den preliminära designgranskningen är ett viktigt steg i uppdraget eftersom det tar de tekniska idéerna och bedömer dem mot stränga kriterier för att säkerställa att de kommer att fungera som planerat, " sa Goddards Mary Walker, instrumentansvarig för WFI. "Det är här vi hittar de saker vi behöver justera så att WFIRST kan gå vidare till nästa steg i sin resa."

Ingenjörer kommer att mata in resultaten av granskningen till nästa designiteration, förbereda instrumentet för ett ännu mer rigoröst test – den kritiska designgranskningen, för närvarande planerad till juni 2020. Detta kommer att involvera data från WFIs tekniska testenheter i simulerade rymdmiljöer, inklusive testning vid kryogena temperaturer.

WFIRST är ett nästa generations rymdteleskop som kommer att övervaka det infraröda universum från bortom månens omloppsbana. Dess två instrument är en teknikdemonstration som kallas en coronagraph, och WFI. WFI har samma vinkelupplösning som Hubble men med 100 gånger synfältet. Data som den samlar in kommer att göra det möjligt för forskare att upptäcka ny och unikt detaljerad information om planetsystem runt andra stjärnor. WFI kommer också att kartlägga hur materia är uppbyggd och fördelad över hela kosmos, vilket i slutändan borde göra det möjligt för forskare att upptäcka universums öde.

WFI är designad för att upptäcka svagt infrarött ljus från hela universum. Infrarött ljus observeras vid våglängder längre än det mänskliga ögat kan upptäcka. Universums expansion sträcker ut ljus som sänds ut av avlägsna galaxer, vilket gör att synligt eller ultraviolett ljus ser ut som infrarött när det når oss. Sådana avlägsna galaxer är svåra att observera från marken eftersom jordens atmosfär blockerar vissa infraröda våglängder, och den övre atmosfären lyser tillräckligt starkt för att överväldiga ljuset från dessa avlägsna galaxer. Genom att gå ut i rymden och använda ett Hubble-teleskop, WFI kommer att vara tillräckligt känslig för att upptäcka infrarött ljus längre än något tidigare teleskop. Detta kommer att hjälpa forskare att fånga en ny syn på universum som kan hjälpa till att lösa några av dess största mysterier, en av dem är hur universum blev som det är nu.

WFI kommer att tillåta forskare att titta mycket långt tillbaka i tiden. Att se universum i dess tidiga skeden kommer att hjälpa forskare att reda ut hur det expanderade genom sin historia. Detta kommer att belysa hur kosmos utvecklades till sitt nuvarande tillstånd, gör det möjligt för forskare att förutsäga hur det kommer att fortsätta att utvecklas.

"Vi ska försöka upptäcka universums öde, " sa Goddards Jeff Kruk, WFIRST-projektets forskare. "Universums expansion accelererar, och en av sakerna som Wide Field Instrument hjälper oss att ta reda på är om accelerationen ökar eller saktar ner."

En möjlig förklaring till denna snabbhet är mörk energi, ett oförklarat fenomen som för närvarande utgör cirka 68 procent av det totala innehållet i kosmos och kan komma att förändras i takt med att universum utvecklas. En annan möjlighet är att denna skenbara kosmiska acceleration pekar på nedbrytningen av Einsteins allmänna relativitetsteori över stora delar av universum.

WFI kommer att testa dessa idéer genom att mäta materia i hundratals miljoner avlägsna galaxer genom ett fenomen som kallas svag gravitationslinsning. Massiva föremål som galaxer och galaxhopar kröker rum-tid, böja vägen som färdas av ljus som passerar i närheten. Detta skapar en förvrängd, förstorad bild av avlägsna galaxer bakom dem. Att titta på dessa avlägsna galaxer kommer att visa hur materia är uppbyggd i hela universum och över tid.

Alla astronomiska undersökningar som WFIRST kommer att göra är beroende av WFI. En extremt stabil optisk struktur är nödvändig för att göra högprecisionsmätningarna med både WFI och coronagraph. Att ytterligare säkerställa stabilitet, WFIRST kommer att kretsa runt den andra Sun-Earth Lagrange-punkten, eller L2. På denna speciella plats över 930, 000 miles (1,5 miljoner kilometer) från jorden, gravitationskrafter balanserar för att hålla objekt i stadiga banor med mycket lite hjälp. Den termiska stabiliteten hos ett observatorium vid L2 kommer att ge en tiofaldig förbättring utöver Hubble i mycket av de data som WFI kommer att samla in. Denna grad av stabilitet är opraktisk med observatorier i låg omloppsbana om jorden, som Hubble.

Med sitt stora synfält, WFI kommer att tillhandahålla en mängd information i varje bild som den tar. Detta kommer att dramatiskt minska mängden tid som behövs för att samla in data, tillåta forskare att bedriva forskning som annars skulle vara opraktisk.

"Du kan göra det mesta av WFIRST-vetenskapen med Hubble, men det kan ta tusen år, sa Kruk. Vi vill inte vänta så länge.

Med det framgångsrika slutförandet av WFI:s preliminära designgranskning, WFIRST-uppdraget är på mål för sin planerade lansering i mitten av 2020-talet. Forskare kommer snart att kunna utforska några av de största mysterierna i kosmos tack vare WFI:s breda synfält och precisionsoptik.