Le prochain télescope spatial de la NASA, le Spectro-Photomètre pour l'Histoire de l'Univers, Époque de la réionisation et explorateur des glaces, ou SPHEREx, est un pas de plus vers le lancement. La mission est officiellement entrée dans la phase C, dans le jargon de la NASA. Cela signifie que l'agence a approuvé les plans d'avant-projet de l'observatoire, et le travail peut commencer sur la création d'une finale, conception détaillée, ainsi que sur la construction du matériel et des logiciels.

Géré par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Californie du Sud, Le lancement de SPHEREx est prévu au plus tôt en juin 2024 et au plus tard en avril 2025. Ses instruments détecteront la lumière proche infrarouge, ou des longueurs d'onde plusieurs fois plus longues que la lumière visible à l'œil humain. Au cours de sa mission de deux ans, il cartographiera le ciel entier quatre fois, créer une énorme base de données d'étoiles, galactique, nébuleuses (nuages ​​de gaz et de poussière dans l'espace), et bien d'autres objets célestes.

De la taille d'une voiture sous-compacte, le télescope spatial utilisera une technique appelée spectroscopie pour décomposer la lumière proche infrarouge en ses longueurs d'onde individuelles, ou couleurs, tout comme un prisme brise la lumière du soleil en ses couleurs composantes. Les données de spectroscopie peuvent révéler de quoi est fait un objet, parce que les éléments chimiques individuels absorbent et rayonnent des longueurs d'onde spécifiques de la lumière. Il peut également être utilisé pour estimer la distance d'un objet à la Terre, ce qui signifie que la carte SPHEREx sera en trois dimensions. SPHEREx sera la première mission de la NASA à construire une carte de spectroscopie plein ciel dans le proche infrarouge, et il observera un total de 102 couleurs dans le proche infrarouge.

« C'est comme passer des images en noir et blanc à la couleur ; c'est comme passer du Kansas à Oz, " a déclaré Allen Farrington, le chef de projet SPHEREx au JPL.

Avant d'entrer dans la phase C, l'équipe SPHEREx a terminé avec succès une revue de conception préliminaire en octobre 2020. Au cours de ce processus de plusieurs jours, l'équipe a dû démontrer aux dirigeants de la NASA qu'ils peuvent faire leur complexe, conception de mission de pointe une réalité. D'habitude, l'examen se fait en personne, mais avec les précautions de sécurité COVID-19 en place, l'équipe a dû adapter sa présentation à un nouveau format.

"C'était comme si nous produisions un film, " a déclaré Beth Fabinsky, Chef de projet adjoint de SPHEREx au JPL. « Il y a eu juste beaucoup de réflexion sur la valeur de la production, comme s'assurer que les animations que nous voulions montrer fonctionneraient sur une bande passante limitée."

Trois questions clés

L'équipe scientifique de SPHEREx a trois objectifs principaux. La première consiste à rechercher des preuves de quelque chose qui aurait pu se produire moins d'un milliardième de milliardième de seconde après le big bang. Dans cette fraction de seconde, l'espace lui-même peut s'être rapidement étendu dans un processus que les scientifiques appellent l'inflation. Un tel ballonnement soudain aurait influencé la répartition de la matière dans le cosmos, et la preuve de cette influence serait toujours là aujourd'hui. Avec SPHEREx, les scientifiques cartographieront la position de milliards de galaxies à travers l'univers les unes par rapport aux autres, à la recherche de modèles statistiques causés par l'inflation. Les modèles pourraient aider les scientifiques à comprendre la physique qui a conduit à l'expansion.

Le deuxième objectif est d'étudier l'histoire de la formation des galaxies, en commençant par les premières étoiles à s'enflammer après le big bang et en s'étendant aux galaxies actuelles. SPHEREx le fera en étudiant la faible lueur créée par toutes les galaxies de l'univers. La lueur, c'est la raison pour laquelle le ciel nocturne n'est pas parfaitement sombre, varie dans l'espace parce que les galaxies se regroupent. En créant des cartes en plusieurs couleurs, Les scientifiques de SPHEREx peuvent déterminer comment la lumière a été produite au fil du temps et commencer à découvrir comment les premières galaxies ont initialement formé des étoiles.

Finalement, les scientifiques utiliseront la carte SPHEREx pour rechercher de la glace d'eau et des molécules organiques congelées - les éléments constitutifs de la vie sur Terre - autour des étoiles nouvellement formées dans notre galaxie. La glace d'eau se dépose sur les grains de poussière par temps froid, nuages ​​de gaz denses dans toute la galaxie. De jeunes étoiles se forment à l'intérieur de ces nuages, et les planètes se forment à partir de disques de matériaux restants autour de ces étoiles. Les glaces dans ces disques pourraient ensemencer les planètes avec de l'eau et d'autres molécules organiques. En réalité, l'eau dans les océans de la Terre a très probablement commencé comme de la glace interstellaire. Les scientifiques veulent savoir à quelle fréquence des matériaux essentiels à la vie comme l'eau sont incorporés dans les jeunes systèmes planétaires. Cela les aidera à comprendre à quel point les systèmes planétaires comme le nôtre sont communs dans tout le cosmos.

Plusieurs partenaires de mission commencent la construction de divers composants matériels et logiciels pour SPHEREx. Le télescope qui collectera la lumière proche infrarouge sera construit par Ball Aerospace à Boulder, Colorado. Les caméras infrarouges qui captent la lumière seront construites par JPL et Caltech (qui gère JPL pour la NASA). JPL construira également les pare-soleil qui garderont le télescope et les caméras au frais, tandis que Ball construira le bus du vaisseau spatial, qui abrite des sous-systèmes tels que l'alimentation électrique et l'équipement de communication. Le logiciel qui gérera les données de la mission et les rendra accessibles aux scientifiques du monde entier est en cours de construction à l'IPAC, un centre scientifique et de données pour l'astrophysique et la science planétaire à Caltech. Le matériel critique de soutien au sol pour tester les instruments sera construit par l'Institut coréen d'astronomie et des sciences spatiales (KASI), un partenaire scientifique de la mission à Daejeon, Corée du Sud.

L'équipe SPHEREx devrait passer 29 mois à construire les composants de la mission avant d'entrer dans la prochaine phase de la mission, quand ces composants seront réunis, testé, et lancé.

SPHEREx est géré par le JPL pour la division d'astrophysique de la NASA au sein de la direction de la mission scientifique à Washington. L'enquêteur principal de la mission, James Bock, a une position commune entre Caltech et JPL. L'analyse scientifique des données SPHEREx sera menée par une équipe de scientifiques situés dans 10 institutions à travers les États-Unis, et en Corée du Sud.