تلسکوپ فضایی جدید ناسا با نام SPHEREx به‌زودی پرتاب می‌شود + عکس

اگر برنامه‌ریزی‌ها به‌خوبی پیش رود، تلسکوپ جدیدی به لیست تلسکوپ‌های فضایی ناسا افزوده می‌شود: تلسکوپ فضایی SPHEREx. تلسکوپ SPHEREx درحقیقت کاوشگر مخروطی‌شکل و سفید مشابه تخم‌مرغ است که نام آن مخفف عبارت «Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer» است. ازآنجایی‌که این تلسکوپ در طول‌موج مادون قرمز به اکتشاف می‌کند، قرار است چیزهایی را رصد کند که تلسکوپ جیمز وب قادر به مشاهده آنها نبوده.

درحال‌حاضر دانشمندان تاریخ پرتاب این تلسکوپ را ۹ اسفند ۱۴۰۳ در نظر گرفته‌اند. این تلسکوپ با موشک «فالکون ۹» شرکت فضایی «اسپیس ایکس» به فضا می‌رود اما تنها محموله پرتابی نیست و به‌عنوان بخشی از برنامه خدمات پرتاب ناسا که مأموریت‌های فضایی را با ابزار پرتاب تجاری انجام می‌دهد،‌ تلسکوپ SPHEREx به همراه «PUNCH» به فضا می‌رود. مأموریت PUNCH متشکل از 4 ماهواره کوچک است که برای بررسی خورشید طراحی شده‌اند. مأموریت PUNCH مخفف «Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere» است. این 2 از مجتمع پرتاب 4E در پایگاه نیروی فضایی «وندنبرگ» در کالیفرنیای مرکزی به فضا خواهند رفت.

«شان دوماگل گلدمن»، مدیر بخش اخترفیزیک ناسا، گفت: «کارکردن با جیمز وب مانند ثبت تصویر از فردی درلحظه است اما SPHEREx می‌تواند تصویری پانوراما از محیط اطراف جسم هدف نیز تهیه کند.»

مأموریت SPHEREx

ابتدا ناسا برنامه‌ریزی کرده تلسکوپ SPHEREx دو سال نقشه عالم را در طول‌موج‌های مریٔی و مادون قرمز ثبت کند. طول‌موج مریٔی با چشم غیرمسلح دیده می‌شود و تاکنون بسیاری از تلسکوپ‌ها ازجمله «هابل» در این طول موج رصد کرده‌اند. اما مادون قرمز با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شود. مادون قرمز مانند نقشه گرمایی منتشرشده از بدن انسان یا هر جسم دیگری است. مادون قرمز همان طول موجی است که تلسکوپ جیمز وب نیز در آن آسمان را رصد می‌کند.

به همین دلیل جیمز وب در نشان‌دادن چیزهایی که مدتی طولانی در کیهان ناشناخته مانده بودند، بسیار موفق عمل کرد. اگر این 2 تلسکوپ را با هم مقایسه کنیم، درمی‌یابیم جیمز وب در ترسیم ساختارهای جزئی عالم بسیار موفق بوده و هیچ رقیبی ندارد اما SPHEREx می‌خواهد بررسی کلی از آسمان انجام دهد؛ به‌بیان‌دیگر، عالم را به‌صورت کلی مشاهده کند. درحالی‌که جیمز وب 10 میلیارد دلاری در رصد اجرامی مانند سحابی‌ها بسیار دقیق عمل کرده است، SPHEREx با هدف تصویربرداری از کل آسمان به فضا می‌رود.

«نیکی فاکس»، معاون مدیر اداره مأموریت ناسا، گفت: «با کمک تلسکوپ SPHEREx اولین‌ بار از کل آسمان در طول‌موج مادون قرمز نقشه‌برداری می‌کنیم. این نقشه‌ها هر 6 ماه یک بار به‌‌روز می‌شوند. این کار پیش‌ازاین هرگز با این رنگ واضح و دقت انجام نشده بود.»

اهداف تلسکوپ SPHEREx

یکی از سؤالات مهم درباره هر تلسکوپ این است که اهداف آن چیست؟ باتوجه‌به اینکه تلسکوپ‌های فضایی می‌توانند در تمام جهات آسمان را رصد کنند، انتظار می‌رود بتوانند هر جرم یا رخدادی را در طول موج خاص خودشان ثبت کنند. ازآنجایی‌که SPHEREx در طول موج فروسرخ کار می‌کند، این تلسکوپ لیست بی‌پایانی از اجرام با تابش فروسرخ را رصد می‌کند.

برای نام‌بردن از چند هدف، دانشمندان مایل‌اند درباره تعداد زیادی کهکشان در نقاط مختلف کیهان اطلاعاتی به دست بیاورند؛ کهکشان‌هایی که گمان می‌شود هرکدام متعلق به دوره خاصی از شکل‌گیری کیهان هستند. این کهکشان‌ها دانش بشر را درباره تکامل کهکشان‌ها افزایش می‌دهند. همچنین دانشمندان با رصد این کهکشان‌ها می‌توانند کل نور خروجی از همه کهکشان‌ها را در سراسر تاریخ را تخمین بزنند. تلسکوپ فضایی SPHEREx رویکرد متفاوتی با سایر تلسکوپ‌های فضایی خواهد داشت و می‌تواند درخشش کلی همه کهکشان‌ها، ازجمله کهکشان‌های خیلی کوچک یا خیلی دور، را نیز اندازه‌گیری کند. ترکیب این درخشش‌ها با مطالعات تلسکوپ‌های دیگر که منفرد روی هر کهکشان انجام می‌شودف تصویر کامل‌تری از منابع اصلی نور در عالم را به دانشمندان ارایٔه می‌کند.

همچنین دانشمندان می‌خواهند به کمک تلسکوپ SPHEREx به فضای خالی بین ستاره‌ها نگاه کنند. همان‌طور که می‌دانید، بدون مواد اولیه مانند آب و دی‌اکسیدکربن، حیات شکل نمی‌گیرد؛ پس SPHEREx تلاش می‌کند این مولکول‌ها را در ابرهای بین‌ستاره‌ای که از گاز و غبار شکل گرفته‌اند، جستجو کند. این مأموریت مکان و فراوانی این ترکیبات مولکولی را در کهکشان ما مشخص می‌کند تا محققان دریابند مواد آلی و ساختارهای کربنی چطور منجر به شکل‌گیری حیات در زمین شده‌اند.

دانشمندان امیدوارند نماهای سه‌بعدی از صدها میلیون کهکشان را به کمک این تلسکوپ ترسیم کنند تا درک ما از تورم کیهانی افزایش یابد. طبق این نظریه، عالم لحظاتی پس از تولد، انبساط عجیبی تجربه کرده است؛ مانند بادکنکی که ناگهان باد شود.

در دوره تورم، در یک‌تریلیونم از یک‌تریلیونم از یک‌میلیاردم یک ثانیه پس از انفجار بزرگ (بیگ‌بنگ)، جهان قابل مشاهده از طریق انبساط رشد کرد. این اتفاق عجیب حدود ۱۴ میلیارد سال پیش رخ داد و امروزه می‌توان تاثیرات آن را در توزیع گسترده ماده در کیهان مشاهده کرد. دانشمندان هنوز نمی‌دانند این اتفاق چرا و چطور افتاده است. تلسکوپ جدید ناسا با نقشه‌برداری از توزیع بیش از ۴۵۰ میلیون کهکشان، به افشای رموز فیزیک پشت این رویداد کیهانی کمک می‌کند.

نکته جالب اینجاست که تلسکوپ‌ها در ثبت اطلاعات به هم کمک می‌کنند. ازآنجایی‌که SPHEREx و جیمز وب هر 2 در طول موج مادون قرمز کار می‌کنند، می‌توانند در تکمیل داده‌ها با هم همکاری کنند. دانشمندان باور دارند SPHEREx می‌تواند نقشه‌ای کلی از آسمان تهیه کند و جیمز وب به‌صورت جزیٔی‌تر نقاطی را رصد کند که در تصویر کلی SPHEREx به آنها توجه شده بود.

ویژگی‌های فیزیکی تلسکوپ SPHEREx

دانشمندان باور دارند تلسکوپ فضایی SPHEREx گواهی بر انجام کارهای بزرگ با تلسکوپی کوچک است. دانشمندان تاکنون ۴۸۸ میلیارد دلار در ساخت این تلسکوپ هزینه کرده‌اند و باور دارند رقم آن تا زمان پرتاب افزایش خواهد یافت. شاید این رقم بسیار زیاد به نظر برسد اما در نظر داشته باشید که برای مأموریت فضایی قیمتی معقول و متوسط است.

وزن این تلسکوپ حدودا ۵۰۰ کیلوگرم است و حدود ۲۷۰ تا ۳۰۰ وات برق مصرف می‌کند؛ کمتر از یک یخچال! این تلسکوپ مجهز به آرایه‌ای خورشیدی است که می‌تواند انرژی موردنیاز را تأمین کند.

مهم‌ترین نگرانی درباره تصویربرداری مادون قرمز این است که ابزار موردنیاز این کار نباید در معرض گرما قرار بگیرد؛ زیرا داده‌های ثبت‌شده دقتشان را از دست می‌دهند. تلسکوپ‌های مادون قرمز و آشکارسازهایی که روی آن نصب شده‌اند، باید در دمای منفی ۲۱۰ درجه سانتی‌گراد کار کنند؛ زیرا از تولید نور مادون قرمز توسط ابزار جلوگیری شود. این امر می‌تواند منجر به ترکیب نور ابزار در اثر گرما با نور کهکشان‌ها و اجرام دور شود. وجود خورشید که یکی از داغ‌ترین اجرامی است که فضاپیما می‌تواند در معرض آن قرار بگیرد، همواره چالش بزرگی به حساب می‌آید.

دانشمندان برای حل این مشکل مدار تلسکوپ SPHEREx را طوری طراحی کرده‌اند که به اندازه کافی از خورشید دور باشد. علاوه‌براین، دانشمندان تلسکوپ را به 3 صفحه فوتونی مخروطی‌شکل مجهز کرده‌اند که تلسکوپ را در برابر گرمای زمین و خورشید محافظت می‌کند. ساختار آینه‌ای زیر سپرهای تلسکوپ نیز برای هدایت گرمایی که این ابزار تولید کرده، به فضا به‌ کار برده می‌شود. هنگامی که SPHEREx در فضا مستقر و راه‌اندازی شد، اولین رصد خود از آسمان را شروع خواهد کرد که 6 ماه طول می‌کشد.