Câmara de teste para o novo mapeador cósmico da NASA faz entrada dramática

Câmara de teste para o novo mapeador cósmico da NASA faz entrada dramática

21 de agosto de 2022 0 Por ucrhyan
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O hardware de teste para a próxima missão SPHEREx da NASA chegou recentemente ao Cahill Center for Astronomy and Astrophysics no Caltech em Pasadena, Califórnia. Grande demais para passar pela porta da frente do prédio, a ferragem foi baixada por guindaste da rua até o laboratório do porão. Crédito: NASA/JPL-Caltech

A missão SPHEREx criará um mapa 3D de todo o céu. Seus instrumentos de ponta exigem uma câmara personalizada para garantir que estejam prontos para operar no espaço.

Após três anos de projeto e construção, um passeio de barco de um mês pelo Oceano Pacífico e um elevador de um guindaste de 30 toneladas, a câmara de teste personalizada para a próxima missão SPHEREx da NASA finalmente chegou ao seu destino no Centro Cahill de Astronomia e Astrofísica da Caltech em Pasadena.

Com lançamento previsto para junho de 2024, SPHEREx (abreviação de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization e Ices Explorer) fará um mapa único do cosmos que conterá centenas de milhões de objetos, incluindo estrelas, galáxias, regiões de formação de estrelas e outras maravilhas cósmicas. Ao contrário de qualquer mapa anterior, ele fornecerá imagens de objetos individuais, bem como um espectro para cada ponto no céu. Spectra pode conter um tesouro de informações sobre objetos cósmicos, incluindo sua composição química, idade e distância de galáxias distantes.

Com este gráfico dinâmico, os cientistas poderão responder a perguntas sobre o que aconteceu logo após o big bang, a prevalência de moléculas que sustentam a vida como gelo de água nas regiões de formação de planetas da nossa galáxia e como as galáxias começaram e evoluíram ao longo da vida do universo.

O grande cilindro de aço inoxidável à esquerda é uma câmara de teste personalizada para a missão SPHEREx da NASA. Uma extensão, à direita, pode ser anexada para aumentar a câmara para realizar certos testes de pré-voo. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Mas para que o SPHEREx torne isso possível, o telescópio deve ser capaz não apenas de suportar os rigores do espaço, mas também de prosperar lá. É aí que entra a câmara de teste personalizada. Do tamanho de um pequeno SUV e feita de aço inoxidável, a câmara cilíndrica foi construída pelo Instituto Coreano de Astronomia e Ciência Espacial (KASI), parceiro da missão SPHEREx. Ele será usado para testar os detectores da SPHEREx (essencialmente suas câmeras) e óptica (o sistema que coleta a luz do cosmos).

Luz Fria

Gerenciado pelo Jet Propulsion Laboratory da NASA, o SPHEREx detectará luz infravermelha, que os olhos humanos não conseguem detectar. Às vezes chamada de radiação de calor, é emitida por objetos quentes, incluindo estrelas e galáxias, bem como pelos instrumentos do telescópio. Portanto, a câmara foi projetada para resfriar os detectores a cerca de 350 graus Fahrenheit negativos (cerca de 200 graus Celsius negativos) para garantir que seu próprio calor não sobrecarregue a luz dos objetos que eles foram construídos para observar.

Mas primeiro, a equipe SPHEREx precisa testar se os detectores estão em foco. Isso é determinado pela distância da ótica, semelhante a como mover uma lupa para mais perto ou mais longe de seu olho traz objetos para dentro ou fora de foco. A equipe terá que acertar a distância entre os detectores e a ótica dentro de 0,0003 polegadas (7,5 micrômetros), ou cerca de um décimo da largura de um fio de cabelo humano. Para fazer isso, eles apontarão a ótica e os detectores para uma fonte projetada de luz infravermelha localizada fora da janela da câmara, que é feita de safira porque o vidro bloqueia o infravermelho. A fonte servirá como um substituto para os objetos que o SPHEREx observará no espaço, e a imagem resultante informará aos engenheiros se o espaçamento está correto.

sta ilustração mostra uma seção transversal da próxima missão SPHERE da NASA, revelando o telescópio e os detectores da espaçonave cercados por três escudos de fótons brilhantes que os protegem do Sol.
 
Crédito: NASA/JPL-Caltech

“Vários fatores podem influenciar a posição de foco do nosso instrumento à medida que ele atinge sua temperatura de operação”, disse Phil Korngut, cientista de instrumentos da SPHEREx e pesquisador da Caltech. “É absolutamente essencial que tenhamos essa coisa em foco antes de voar, e a única maneira de conseguir isso é por meio de testes ópticos criogênicos específicos no ambiente fornecido pela câmara KASI.”

A câmara também é personalizada para calibrar o espectrômetro SPHEREx, que fornecerá um espectro de cada ponto no céu.

Longa jornada

Em 2018, a KASI lançou uma missão chamada Near-infrared Imaging Spectrometer for Star Formation History (NISS), que tem semelhanças com o SPHEREx. Trabalhar no NISS deu à equipe KASI a experiência certa para construir a câmara personalizada.

Depois de viajar de navio da Coréia para Long Beach, Califórnia, a câmara foi transportada para o norte, para Caltech. Grande demais para passar pela entrada principal de sua nova casa, ela teve que passar por baixo do prédio: um guindaste de 30 toneladas levantou uma seção removível de uma estrada adjacente e, em seguida, baixou a câmara de teste, junto com seus componentes, em um alto – sala de recepção com teto e sem janelas, não oficialmente conhecida como “a cripta”. A câmara foi então transportada para o laboratório de testes SPHEREx, onde permanecerá por cerca de 18 meses até que os testes de hardware sejam concluídos.

“Não apenas a equipe SPHEREx da KASI, mas toda a comunidade astronômica coreana está muito interessada nos dados SPHEREx e seus objetivos científicos”, disse Woong-Soeb Jeong, investigador principal da SPHEREx para KASI. “Assim, espera-se que a participação da KASI na missão SPHEREx tenha um grande impacto na pesquisa em nossa comunidade astronômica. Essa herança será de grande ajuda no desenvolvimento de nosso próprio telescópio espacial de classe média ou grande no futuro.”

Mais sobre a missão

SPHEREx é gerenciado pelo JPL para a Divisão de Astrofísica da NASA dentro da Diretoria de Missões Científicas em Washington. O investigador principal da missão, James Bock, tem uma posição conjunta entre o Caltech e o JPL. A Ball Aerospace em Boulder, Colorado, fornecerá a espaçonave. A análise científica dos dados do SPHEREx será conduzida por uma equipe de cientistas localizada em 10 instituições nos EUA e na Coreia do Sul. Os dados serão processados e arquivados no IPAC da Caltech. O conjunto de dados SPHEREx estará disponível publicamente.

Para mais informações sobre a missão SPHEREx, visite:

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

CRÉDITOS: NASA JPL-CALTECH