Dopo tre anni di progettazione e costruzione, un giro in barca di un mese attraverso l'Oceano Pacifico e un passaggio da una gru da 30 tonnellate, la camera di prova personalizzata per l'imminente missione SPHEREx della NASA ha finalmente raggiunto la sua destinazione presso il Cahill Center for Astronomy and Astrophysics del Caltech a Pasadena.

Previsto per il lancio non prima di giugno 2024, SPHEREx (abbreviazione di Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization e Ices Explorer) realizzerà una mappa unica del cosmo che conterrà centinaia di milioni di oggetti, tra cui stelle, galassie, regioni di formazione stellare e altre meraviglie cosmiche. A differenza di qualsiasi mappa precedente, fornirà immagini di singoli oggetti, nonché uno spettro per ogni punto del cielo. Gli spettri possono contenere un tesoro di informazioni sugli oggetti cosmici, inclusa la loro composizione chimica, l'età e la distanza da galassie lontane.

Con questo grafico dinamico, gli scienziati saranno in grado di rispondere a domande su cosa è successo poco dopo il big bang, la prevalenza di molecole che sostengono la vita come il ghiaccio d'acqua nelle regioni di formazione dei pianeti della nostra galassia e come le galassie sono iniziate e si sono evolute nel corso della vita dell'universo.

Ma affinché SPHEREx lo renda possibile, il telescopio deve essere in grado non solo di resistere ai rigori dello spazio, ma anche di prosperare lì. È qui che entra in gioco la camera di prova personalizzata. Delle dimensioni di un piccolo SUV e realizzata in acciaio inossidabile, la camera cilindrica è stata costruita dal Korean Astronomy and Space Science Institute (KASI), partner della missione SPHEREx. Verrà utilizzato per testare i rivelatori di SPHEREx (essenzialmente le sue telecamere) e l'ottica (il sistema che raccoglie la luce dal cosmo).

Luce fredda

Gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA, SPHEREx rileverà la luce infrarossa, che gli occhi umani non possono rilevare. A volte chiamata radiazione termica, viene emessa da oggetti caldi, comprese stelle e galassie, nonché dagli strumenti del telescopio. Quindi la camera è progettata per raffreddare i rivelatori a circa meno 350 gradi Fahrenheit (circa meno 200 gradi Celsius) per assicurarsi che il loro stesso calore non sopraffà la luce degli oggetti che sono costruiti per osservare.

Ma prima, il team SPHEREx deve verificare se i rilevatori sono a fuoco. Ciò è determinato dalla loro distanza dall'ottica, simile a come avvicinare o allontanare una lente d'ingrandimento dall'occhio porta gli oggetti a fuoco o sfocati. Il team dovrà correggere la distanza tra i rivelatori e l'ottica entro 0,0003 pollici (7,5 micrometri), o circa un decimo della larghezza di un capello umano. Per fare ciò, punteranno l'ottica e i rivelatori verso una sorgente di luce infrarossa proiettata situata all'esterno della finestra della camera, che è fatta di zaffiro perché i blocchi di vetro sono infrarossi. La sorgente fungerà da sostituto per gli oggetti che SPHEREx osserverà nello spazio e l'immagine risultante indicherà agli ingegneri se la spaziatura è corretta.

"Una serie di fattori può influenzare la posizione di messa a fuoco del nostro strumento mentre scende alla sua temperatura operativa", ha affermato Phil Korngut, scienziato dello strumento SPHEREx e ricercatore al Caltech. "È assolutamente essenziale mettere a fuoco questa cosa prima di volare, e l'unico modo per farlo è attraverso specifici test ottici criogenici nell'ambiente fornito dalla camera KASI."

La camera è inoltre personalizzata per calibrare lo spettrometro SPHEREx, che fornirà uno spettro di ogni punto del cielo.

Lungo viaggio

Nel 2018, KASI ha lanciato una missione chiamata Spettrometro di imaging nel vicino infrarosso per la storia della formazione stellare (NISS), che ha somiglianze con SPHEREx. Lavorare su NISS ha fornito al team KASI la giusta esperienza per costruire la camera personalizzata.

Dopo aver viaggiato in nave dalla Corea a Long Beach, in California, la camera è stata trasportata a nord fino al Caltech. Troppo grande per passare attraverso l'ingresso principale della sua nuova casa, ha dovuto viaggiare sotto l'edificio:una gru da 30 tonnellate ha sollevato una sezione rimovibile di una strada adiacente e poi ha abbassato la camera di prova, insieme ai suoi componenti, in una posizione alta -stanza di ricezione con soffitto e senza finestre conosciuta ufficiosamente come "la cripta". La camera è stata quindi trasportata nel laboratorio di prova SPHEREx, dove rimarrà per circa 18 mesi fino al completamento dei test hardware.

"Non solo il team SPHEREx di KASI, ma l'intera comunità astronomica coreana è molto interessata ai dati SPHEREx e ai suoi obiettivi scientifici", ha affermato Woong-Soeb Jeong, il ricercatore principale di SPHEREx per KASI. "Quindi si prevede che la partecipazione di KASI alla missione SPHEREx avrà un grande impatto sulla ricerca nella nostra comunità astronomica. Quel patrimonio sarà di grande aiuto nello sviluppo del nostro telescopio spaziale di classe media o grande in futuro". + Esplora ulteriormente

La NASA finalizza i piani per il suo prossimo creatore di mappe cosmiche