2024年8月，SPHEREx在科羅拉多州博爾德的BAE Systems進(jìn)行測試。該任務(wù)將首次在近紅外波段開展全天光譜測繪，助力破解天體物理學(xué)核心問題。圖片來源：BAE Systems/NASA/JPL-Caltech

形似擴(kuò)音喇叭的SPHEREx任務(wù)將通過紅外光繪制全天圖，揭示宇宙的終極奧秘。NASA的SPHEREx空間天文臺計劃于2025年2月27日（不早于該日期）從加州范登堡太空軍基地發(fā)射，為天文學(xué)家提供前所未有的宇宙全景視角。SPHEREx全稱為“宇宙歷史、再電離時期及冰層光譜光度探測器”，將利用102個紅外波段對整個天球進(jìn)行測繪，追溯宇宙起源、星系演化及銀河系內(nèi)生命關(guān)鍵成分的蹤跡。以下是關(guān)于該任務(wù)的六大要點：

1. 揭示宇宙暴脹的物理機制
大爆炸后的第一個十億分之一萬億分之一萬億分之一秒（10^-33秒），宇宙經(jīng)歷了萬億億倍的規(guī)模暴脹。這一近乎瞬時的暴脹事件發(fā)生于約140億年前，其影響仍可見于當(dāng)今宇宙物質(zhì)的大尺度分布。通過繪制4.5億個星系的分布圖，SPHEREx將幫助科學(xué)家深入理解這一極端宇宙事件背后的物理規(guī)律。

2. 測量星系群集的整體輝光
以往科學(xué)家通過觀測單個星系并推算宇宙萬億星系總量來估算宇宙歷史總發(fā)光量。SPHEREx則另辟蹊徑——直接測量所有星系（包括其他望遠(yuǎn)鏡難以探測的微小、彌散或遙遠(yuǎn)星系）的累積輝光。結(jié)合其他望遠(yuǎn)鏡的星系個體研究，這一數(shù)據(jù)將完整揭示宇宙主要光源的全貌。

3. 搜尋銀河系中的生命基石

水與二氧化碳等分子是生命存在的關(guān)鍵成分。SPHEREx將探測恒星與行星形成的星際氣體塵埃云中凍結(jié)的此類分子，精確定位這些冰態(tài)化合物在銀河系中的分布與豐度，為研究新生行星物質(zhì)中的成分可用性提供依據(jù)。

蛇夫座ρ分子云等星際云是恒星與行星的誕生地。SPHEREx將普查銀河系內(nèi)此類區(qū)域，測量水冰及其他凍結(jié)分子的豐度。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

4. 補強NASA空間望遠(yuǎn)鏡陣列的觀測能力
哈勃與韋布等望遠(yuǎn)鏡通過高分辨率聚焦宇宙局部，而“宇宙總發(fā)光量”等問題需仰賴全景視角。SPHEREx的全天圖將為此類宏觀研究奠基，其發(fā)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)可再由哈勃、韋布等望遠(yuǎn)鏡深入觀測。

5. 繪制史上最精細(xì)的“多彩”全天圖
SPHEREx通過光譜技術(shù)將紅外光分解為組分波長（類似棱鏡分光），分析天體距離與構(gòu)成。其光譜圖將揭示銀河系內(nèi)水冰等化合物的蹤跡，測算宇宙星系總發(fā)光量及其在不同歷史階段的亮度變化，并繪制數(shù)億星系的3D分布圖，研究暴脹對當(dāng)今宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的影響。

6. 錐形設(shè)計保障極低溫探測為屏蔽自身紅外輻射干擾微弱宇宙信號，SPHEREx的望遠(yuǎn)鏡與探測器需在約零下210°C下運行。任務(wù)采用全被動冷卻系統(tǒng)（無電力或冷卻劑），依靠三層錐形光子屏蔽罩隔絕地日熱量，并通過鏡面結(jié)構(gòu)將儀器熱量導(dǎo)向深空。這一獨特設(shè)計賦予航天器標(biāo)志性的外形。

參考

https://www.jpl.nasa.gov/news/6-things-to-know-about-spherex-nasas-newest-space-telescope/