La cámara de prueba para el nuevo creador de mapas cósmicos de la NASA hace una entrada espectacular


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

Esta ilustración muestra una sección transversal de la próxima misión SPHERE de la NASA, que revela el telescopio y los detectores de la nave espacial rodeados por tres escudos de fotones brillantes que los protegen del sol. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Programado para lanzarse no antes de junio de 2024, SPHEREx (abreviatura de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) creará 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 sustentan la vida, como el hielo de agua, en las regiones de formación de planetas de nuestra galaxia, y cómo comenzaron y evolucionaron las galaxias 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 SUV pequeño y hecha de acero inoxidable, la cámara cilíndrica fue construida por el Instituto Coreano de Astronomía y Ciencias Espaciales (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, incluidas estrellas y galaxias, así como por los instrumentos del telescopio. Por lo tanto, la cámara está diseñada para enfriar los detectores a menos 350 grados Fahrenheit (alrededor de menos 200 grados Celsius) para asegurarse de que su propio calor no abrume la luz de los objetos que están diseñados para observar.

Pero primero, el equipo de SPHEREx debe comprobar si los detectores están enfocados. Esto está determinado por su distancia de la óptica, de manera similar a cómo mover una lupa más cerca o más lejos de su ojo enfoca o desenfoca los objetos. El equipo tendrá que corregir la distancia entre los detectores y la óptica 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 les dirá a los ingenieros si el espaciado es correcto.

«Varios factores pueden influir en la posición de enfoque de nuestro instrumento a medida que alcanza su temperatura de funcionamiento», dijo Phil Korngut, científico del instrumento SPHEREx e investigador de Caltech. «Es absolutamente esencial que enfoquemos esta cosa claramente 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 del cielo.

Viaje largo

En 2018, KASI lanzó una misión llamada Espectrómetro de imágenes de infrarrojo cercano para la historia de la formación de estrellas (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 pasar por la entrada principal de su nuevo hogar, tuvo que pasar por debajo del edificio: una grúa de 30 toneladas levantó una sección removible de un camino adyacente y luego bajó la cámara de prueba, junto con sus componentes, a un alto -sala de recepción con techo y sin ventanas conocida extraoficialmente como «la cripta». Luego, la cámara se llevó al laboratorio de pruebas de SPHEREx, donde permanecerá durante aproximadamente 18 meses hasta que se completen las pruebas de hardware.

«No solo el equipo de SPHEREx en KASI, sino toda la comunidad astronómica coreana está muy interesada 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 de nuestra comunidad astronómica. Esa herencia será de gran ayuda para desarrollar nuestro propio telescopio espacial de clase media o grande en el futuro».

Con información de JPL

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