La misión SPHEREx de la NASA creará un mapa 3D de todo el cielo

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Después de tres años de diseño y construcción, un viaje en barco de un mes a través del Océano Pacífico y un ascensor desde una grúa de 30 toneladas, la cámara de prueba personalizada para la próxima misión SPHEREx de la NASA finalmente ha llegado a su destino en el Centro Cahill de Astronomía y Astrofísica de Caltech en Pasadena.

Programado para lanzarse no antes de junio de 2024, SPHEREx (abreviatura de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization y Ices Explorer) hará un mapa único del cosmos que contendrá cientos de millones de objetos, incluidas estrellas, galaxias, regiones de formación estelar y otras maravillas cósmicas. A diferencia de cualquier mapa anterior, proporcionará imágenes de objetos individuales, así como un espectro para cada punto del cielo. Los espectros pueden contener un tesoro de información sobre objetos cósmicos, incluida su composición química, edad y la distancia a galaxias lejanas.

Con este gráfico dinámico, los científicos podrán responder preguntas sobre lo que sucedió poco después del Big Bang, la prevalencia de moléculas que sostienen la vida como el hielo de agua en las regiones de formación de planetas de nuestra galaxia y cómo las galaxias comenzaron y evolucionaron a lo largo de la vida del universo.

Pero para que SPHEREx lo haga posible, el telescopio debe ser capaz no solo de soportar los rigores del espacio, sino también de prosperar allí. Ahí es donde entra en juego la cámara de prueba personalizada. Aproximadamente del tamaño de un pequeño SUV y hecha de acero inoxidable, la cámara cilíndrica fue construida por el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencia Espacial (KASI), un socio en la misión SPHEREx. Se utilizará para probar los detectores de SPHEREx (esencialmente sus cámaras) y la óptica (el sistema que recoge la luz del cosmos).

Luz fría

Administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, SPHEREx detectará la luz infrarroja, que los ojos humanos no pueden detectar. A veces llamada radiación de calor, es emitida por objetos cálidos, incluyendo estrellas y galaxias, así como por los instrumentos del telescopio. Por lo tanto, la cámara está diseñada para enfriar los detectores a aproximadamente menos 350 grados Fahrenheit (aproximadamente menos 200 grados Celsius) para asegurarse de que su propio calor no abrume la luz de los objetos para los que están construidos.

Pero primero, el equipo de SPHEREx necesita probar si los detectores están enfocados. Esto está determinado por su distancia de la óptica, similar a cómo mover una lupa más cerca o más lejos de su ojo lleva objetos dentro o fuera de foco. El equipo tendrá que obtener la distancia entre los detectores y la óptica correcta dentro de 0.0003 pulgadas (7.5 micrómetros), o aproximadamente una décima parte del ancho de un cabello humano. Para hacer esto, apuntarán la óptica y los detectores a una fuente proyectada de luz infrarroja ubicada fuera de la ventana de la cámara, que está hecha de zafiro porque el vidrio bloquea el infrarrojo. La fuente servirá como sustituto de los objetos que SPHEREx observará en el espacio, y la imagen resultante indicará a los ingenieros si el espaciado es correcto.

«Una serie de factores pueden influir en la posición de enfoque de nuestro instrumento a medida que se reduce a su temperatura de funcionamiento», dijo Phil Korngut, científico del instrumento SPHEREx e investigador de Caltech. «Es absolutamente esencial que enfoquemos esto bruscamente antes de volar, y la única forma de lograrlo es a través de pruebas ópticas criogénicas específicas en el entorno proporcionado por la cámara KASI».

La cámara también está personalizada para calibrar el espectrómetro SPHEREx, que proporcionará un espectro de cada punto en el cielo.

Largo viaje

En 2018, KASI lanzó una misión llamada Espectrómetro de imágenes de infrarrojo cercano para la historia de la formación estelar (NISS), que tiene similitudes con SPHEREx. Trabajar en NISS le dio al equipo de KASI la experiencia adecuada para construir la cámara personalizada.

Después de viajar en barco desde Corea a Long Beach, California, la cámara fue transportada al norte a Caltech. Demasiado grande para caber a través de la entrada principal de su nuevo hogar, tuvo que viajar debajo del edificio: una grúa de 30 toneladas levantó una sección desmontable de una carretera adyacente y luego bajó la cámara de pruebas, junto con sus componentes, a una sala de recepción de techos altos y sin ventanas conocida extraoficialmente como «la cripta». La cámara se trasladó al laboratorio de pruebas SPHEREx, donde permanecerá durante unos 18 meses hasta que se completen las pruebas de hardware.

«No solo el equipo de SPHEREx en KASI, sino toda la comunidad astronómica coreana están muy interesados en los datos de SPHEREx y sus objetivos científicos», dijo Woong-Soeb Jeong, investigador principal de SPHEREx para KASI. «Por lo tanto, se espera que la participación de KASI en la misión SPHEREx tenga un gran impacto en la investigación en nuestra comunidad astronómica. Esa herencia será de gran ayuda para desarrollar nuestro propio telescopio espacial de clase mediana o grande en el futuro».

Más sobre la misión

SPHEREx es administrado por JPL para la División de Astrofísica de la NASA dentro de la Dirección de Misiones Científicas en Washington. El investigador principal de la misión, James Bock, tiene una posición conjunta entre Caltech y JPL. Ball Aerospace en Boulder, Colorado, suministrará la nave espacial. El análisis científico de los datos de SPHEREx será realizado por un equipo de científicos ubicados en 10 instituciones en los Estados Unidos y en Corea del Sur. Los datos serán procesados y archivados en IPAC en Caltech. El conjunto de datos SPHEREx estará disponible públicamente.

Para obtener más información sobre la misión SPHEREx, visite:

https://www.jpl.nasa.gov/missions/spherex/

Paco Gil
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