La Nasa enviará al espacio en abril de 2025 el telescopio espacial SPHEREx

El telescopio espacial SPHEREx (Specto-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) de la Nasa empieza a tomar forma para su lanzamiento a la órbita terrestre a más tardar en abril de 2025.

SPHEREx se parece a un megáfono, aunque medirá casi 2,6 metros de largo y  casi 3,2 metros de ancho. Lo que da al observatorio su forma distintiva son sus escudos de fotones en forma de cono, que se están ensamblando en una sala limpia del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa (JPL) en el sur de California.

Tres conos, cada uno dentro del otro, rodearán el telescopio de SPHEREx para protegerlo de la luz y el calor del Sol y la Tierra. La nave espacial recorrerá cada sección del cielo, como escaneando el interior de un globo, para completar dos mapas de todo el cielo cada año.

«SPHEREx tiene que ser bastante ágil porque la nave espacial tiene que moverse relativamente rápido mientras explora el cielo», dijo Sara Susca, subdirectora de carga útil e ingeniera de sistemas de carga útil del JPL para la misión. “No lo parece, pero los escudos en realidad son bastante livianos y están hechos con capas de material como un sándwich. El exterior tiene láminas de aluminio y el interior tiene una estructura de panal de aluminio que parece cartón: ligera pero resistente”.

Cuando se lance SPHEREx ayudará a los científicos a comprender mejor dónde se originaron el agua y otros ingredientes clave necesarios para la vida. Para ello, la misión medirá la abundancia de hielo de agua en las nubes interestelares de gas y polvo, donde nacen nuevas estrellas y a partir de las cuales eventualmente se forman planetas. Estudiará la historia cósmica de las galaxias midiendo la luz colectiva que producen. Esas mediciones ayudarán a determinar cuándo comenzaron a formarse las galaxias y cómo ha cambiado su formación con el tiempo. Finalmente, al mapear la ubicación de millones de galaxias entre sí, SPHEREx buscará nuevas pistas sobre cómo tuvo lugar la rápida expansión o inflación del universo una fracción de segundo después del Big Bang.

SPHEREx hará todo esto detectando luz infrarroja, un rango de longitudes de onda más largo que la luz visible que los ojos humanos pueden ver. La luz infrarroja también se denomina a veces radiación térmica porque todos los objetos calientes la emiten. Incluso el telescopio puede generar luz infrarroja. Debido a que esa luz interferiría con sus detectores, el telescopio debe mantenerse frío: por debajo de -350 grados Fahrenheit (aproximadamente -210 grados Celsius).

El escudo fotónico exterior bloqueará la luz y el calor del Sol y la Tierra y los espacios entre los conos evitarán que el calor se abra camino hacia el telescopio. Pero para garantizar que SPHEREx alcance su gélida temperatura de funcionamiento, también necesita algo llamado radiador con ranura en V: tres espejos cónicos, cada uno como un paraguas al revés, apilados uno encima del otro. Situadas debajo de los escudos de fotones, cada una está compuesta por una serie de cuñas que redirigen la luz infrarroja para que rebote a través de los espacios entre los escudos y salga al espacio. Esto elimina el calor transportado a través de los soportes del bus de la nave espacial a temperatura ambiente que contiene la computadora y la electrónica.

«No sólo nos preocupa lo frío que esté SPHEREx, sino también que su temperatura se mantenga igual«, dijo Konstantin Penanen, director de carga útil de la misión del JPL. «Si la temperatura varía, podría cambiar la sensibilidad del detector, lo que podría traducirse como una señal falsa».

El corazón de SPHEREx es, por supuesto, su telescopio, que capta luz infrarroja de fuentes distantes mediante tres espejos y seis detectores. El telescopio está inclinado sobre su base para poder ver la mayor cantidad de cielo posible mientras permanece dentro de la protección de los escudos de fotones.

Construido por Ball Aerospace en Boulder, Colorado, el telescopio llegó en mayo a Caltech en Pasadena, California, donde se integró con los detectores y el radiador con ranura en V. Luego, en el JPL, los ingenieros lo fijaron a una mesa vibratoria que simula las sacudidas que soportará el telescopio durante el viaje en cohete al espacio. Después de eso, regresó a Caltech, donde los científicos confirmaron que sus espejos todavía están enfocados luego de las pruebas de vibración.

Los espejos dentro del telescopio de SPHEREx recogen la luz de objetos distantes, pero son los detectores los que pueden «ver» las longitudes de onda infrarrojas que la misión intenta observar.

Una estrella como el Sol emite toda la gama de longitudes de onda visibles, por lo que es blanca (aunque la atmósfera de la Tierra hace que parezca más amarilla a nuestros ojos ). Un prisma puede dividir esa luz en las longitudes de onda que la componen: un arco iris. Esto se llama espectroscopia.

SPHEREx utilizará filtros instalados encima de sus detectores para realizar espectroscopia. Con solo el tamaño de una galleta, cada filtro parece iridiscente a simple vista y tiene múltiples segmentos para bloquear todas las longitudes de onda de luz infrarroja excepto una específica. Cada objeto que observa SPHEREx será fotografiado por cada segmento, lo que permitirá a los científicos ver las longitudes de onda infrarrojas específicas emitidas por ese objeto, ya sea una estrella o una galaxia. En total, el telescopio puede observar más de 100 longitudes de onda distintas. Y a partir de ahí, SPHEREx creará mapas del universo como ningún otro jamás creado.