Efter tre år av design och konstruktion, en månadslång båttur över Stilla havet och ett lyft från en 30-tonskran, har den skräddarsydda testkammaren för NASA:s kommande SPHEREx-uppdrag äntligen nått sin destination vid Caltechs Cahill Center for Astronomy and Astrophysics i Pasadena.

SPHEREx (förkortning av Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization och Ices Explorer) kommer att lanseras tidigast i juni 2024, och kommer att göra en unik karta över kosmos som kommer att innehålla hundratals miljoner objekt, inklusive stjärnor, galaxer, stjärnbildande regioner och andra kosmiska underverk. Till skillnad från någon tidigare karta kommer den att ge bilder av enskilda objekt, såväl som ett spektrum för varje punkt på himlen. Spectra kan innehålla en skattkammare av information om kosmiska objekt, inklusive deras kemiska sammansättning, ålder och avståndet till avlägsna galaxer.

Med detta dynamiska diagram kommer forskare att kunna svara på frågor om vad som hände kort efter big bang, förekomsten av livsuppehållande molekyler som vattenis i vår galaxs planetbildande regioner och hur galaxer började och utvecklades under universums livstid.

Men för att SPHEREx ska göra det möjligt måste teleskopet inte bara klara rymdens påfrestningar utan också trivas där. Det är där den anpassade testkammaren kommer in. Ungefär lika stor som en liten SUV och gjord av rostfritt stål, den cylindriska kammaren byggdes av Korean Astronomy and Space Science Institute (KASI), en partner i SPHEREx-uppdraget. Den kommer att användas för att testa SPHEREx detektorer (i huvudsak dess kameror) och optik (systemet som samlar in ljus från kosmos).

Kallt ljus

Hanteras av NASA:s Jet Propulsion Laboratory, SPHEREx kommer att upptäcka infrarött ljus, som mänskliga ögon inte kan upptäcka. Kallas ibland värmestrålning, den sänds ut av varma föremål, inklusive stjärnor och galaxer, såväl som teleskopets instrument. Så kammaren är utformad för att kyla detektorerna till ungefär minus 350 grader Fahrenheit (cirka minus 200 grader Celsius) för att se till att deras egen värme inte kommer att överväldiga ljuset från föremålen de är byggda för att observera.

Men först måste SPHEREx-teamet testa om detektorerna är i fokus. Detta bestäms av deras avstånd från optiken, liknande hur man flyttar ett förstoringsglas närmare eller längre bort från ditt öga för att objekt in i eller ur fokus. Teamet måste få avståndet mellan detektorerna och optiken korrekt till inom 0,0003 tum (7,5 mikrometer), eller ungefär en tiondel av ett hårstrås bredd. För att göra detta kommer de att rikta optiken och detektorerna mot en projicerad källa av infrarött ljus som ligger utanför kammarens fönster, som är gjord av safir eftersom glas blockerar infrarött. Källan kommer att fungera som en stand-in för objekten som SPHEREx kommer att observera i rymden, och den resulterande bilden kommer att tala om för ingenjörer om avståndet är korrekt.

"Ett antal faktorer kan påverka fokuspositionen för vårt instrument när det kommer ner till sin driftstemperatur", säger Phil Korngut, SPHEREx instrumentforskare och forskare vid Caltech. "Det är absolut nödvändigt att vi får den här saken i fokus innan vi flyger, och det enda sättet att åstadkomma det är genom specifika kryogena optiska tester i miljön som tillhandahålls av KASI-kammaren."

Kammaren är också anpassad för att kalibrera SPHEREx-spektrometern, som ger ett spektrum av varje punkt på himlen.

Lång resa

2018 lanserade KASI ett uppdrag som heter Near-infrared Imaging Spectrometer for Star formation history (NISS), som har likheter med SPHEREx. Arbetet med NISS gav KASI-teamet rätt erfarenhet att bygga den anpassade kammaren.

Efter att ha rest med fartyg från Korea till Long Beach, Kalifornien, transporterades kammaren norrut till Caltech. För stor för att passa genom huvudentrén till sitt nya hem, den var tvungen att resa under byggnaden:En 30-tonskran lyfte från en avtagbar del av en intilliggande väg och sänkte sedan testkammaren, tillsammans med dess komponenter, till en hög tak, fönsterlöst mottagningsrum inofficiellt känt som "krypten." Kammaren kördes sedan in i SPHEREx testlabb, där den kommer att stanna i cirka 18 månader tills hårdvarutesterna är klara.

"Inte bara SPHEREx-teamet på KASI, utan hela det koreanska astronomiska samfundet är mycket intresserade av SPHEREx-data och dess vetenskapliga mål", säger Woong-Soeb Jeong, huvudutredare för SPHEREx för KASI. "Så KASI:s deltagande i SPHEREx-uppdraget förväntas ha en stor inverkan på forskningen i vårt astronomiska samhälle. Det arvet kommer att vara till stor hjälp för att utveckla vårt eget rymdteleskop i medel- eller storklass i framtiden." + Utforska vidare

NASA slutför planerna för sin nästa kosmiska karttillverkare