تلسکوپ فضایی SPHEREx؛ آغاز عصر تازه‌ای در کاوش‌های مادون قرمز

تلسکوپ فضایی SPHEREx که به تازگی نخستین تصاویر خود را به زمین ارسال کرده، نه تنها نماد پیشرفت‌های فناورانه در رصد کیهان است، بلکه گامی کلیدی در پاسخ به برخی از بنیادی‌ترین پرسش‌های نجوم و کیهان شناسی به شمار می‌رود.

این تلسکوپ که با نام کامل Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer شناخته می‌شود، به عنوان یکی از پروژه‌های کاوشگر میانی ناسا در سال ۲۰۱۹ انتخاب شد و اکنون، پس از سال‌ها طراحی و ساخت، آماده است تا چشمان فروسرخش را به سوی اعماق کیهان باز کند.

نقشه برداری طیفی از کل آسمان؛ آغاز عصر جدید

ماموریت SPHEREx منحصر به فرد است؛ این تلسکوپ نخستین پروژه‌ای است که کل آسمان را با استفاده از طیف نگاری در طول موج‌های فروسرخ (۰٫۷۵ تا ۵ میکرون) با این دقت و وسعت پوشش می‌دهد. برخلاف بسیاری از تلسکوپ‌های پیشین که یا در حوزه مرئی فعالیت داشتند یا بخشی از آسمان را به صورت هدفمند رصد می‌کردند، SPHEREx قرار است در طول یک ماموریت دو ساله، چهار بار کل آسمان را اسکن کند.

هدف اصلی این اسکن‌های جامع، بررسی سه پرسش بنیادین است: تاریخچه شکل گیری کهکشان‌ها، منشا آب و مولکول‌ها در مناطق ستاره زا، و توزیع یخ‌های میان ستاره‌ای.

قلب تپنده این تلسکوپ، فناوری طیف نگاری پیشرفته‌ای است که آن را قادر می‌سازد تا نور اجرام آسمانی را به طول موج‌های مشخص تجزیه کرده و به کمک آن، اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی، دما، فاصله، و حتی زمان شکل‌گیری آن‌ها استخراج کند. چنین داده‌هایی نه تنها ما را به دوران ابتدایی شکل‌گیری کیهان، موسوم به دوره یونش مجدد، نزدیک می‌کنند بلکه درک ما را از منشا حیات و مواد سازنده منظومه‌های سیاره‌ای نیز متحول خواهند کرد.

مهندسی نوری نوآورانه و دقتی بی نظیر

برخلاف فیلترهای سنتی که فقط یک طول موج مشخص را عبور می‌دهند، SPHEREx از فیلترهای ویژه‌ای استفاده می‌کند که در آن‌ها طول موج‌های مسدود شده به صورت تدریجی از بالا به پایین تغییر می‌کنند. این طراحی نوآورانه امکان ثبت طیف پیوسته‌تری از نور کیهانی را فراهم کرده و در نتیجه، SPHEREx می‌تواند در هر تصویر، ۱۰۲ طول موج مختلف را ثبت کند. نور ورودی به تلسکوپ از طریق دو مسیر جداگانه به ردیف‌هایی از شش آشکار ساز منتقل می‌شود؛ هر سه آشکار ساز در یک مسیر، ۱۷ باند طیفی را ثبت می‌کنند.

دقت بالای این سیستم‌ها به SPHEREx این امکان را می‌دهد که حتی از میان غبارهای کیهانی که مانع از عبور نور مرئی می‌شوند، اطلاعات دقیق و عمیقی استخراج کند. این ویژگی بویژه در بررسی مناطق ستاره زا و ابرهای مولکولی بسیار ارزشمند است، چرا که بسیاری از رازهای شکل گیری سیارات، ستارگان، و حتی حیات در دل همین نواحی پنهان شده‌اند.

عملکرد موفق در آزمون‌های اولیه

پس از پرتاب موفقیت آمیز، مهندسان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) مجموعه‌ای از بررسی‌ها و تنظیمات اولیه را روی SPHEREx اجرا کردند. تمامی سامانه‌ها تاکنون عملکردی مطابق انتظار داشته‌اند و هیچ نشانه‌ای از نقص دیده نشده است.

یکی از نقاط قوت طراحی این تلسکوپ، تنظیم کانون ثابت و غیرقابل تغییر آن پیش از پرتاب است؛ نکته‌ای که می‌توانست در صورت بروز خطا، فاجعه بار باشد. اما انتشار نخستین تصاویر، که وضوح و دقت آن‌ها تأییدی بر تنظیم موفق کانون تلسکوپ است، خیال مهندسان را راحت کرده است.

در حال حاضر، سخت افزار آشکار سازها به دمای عملیاتی بسیار پایین منفی ۲۱۰ درجه سانتی‌گراد رسیده‌اند، دمایی که برای جلوگیری از تداخل گرمایی با نور فروسرخ ضروری است. بدون این سرما، تلسکوپ نمی‌توانست نور ضعیف اجرام دوردست را با دقت بالا ثبت کند.

نگاهی به آینده؛ تحولی در کیهان شناسی

به‌گفته اولیویه دوره، دانشمند ارشد پروژه در کلتک و JPL، تلسکوپ ما چشمانش را به جهان گشوده و دقیقا همان طور که طراحی شده بود، عمل می‌کند. این موفقیت اولیه، نوید دهنده آغاز ماموریتی است که می‌تواند برای همیشه نگاه ما به کیهان را تغییر دهد.

SPHEREx در ماه‌های آینده وارد فاز عملیاتی خواهد شد و جامعه نجوم در سراسر جهان با اشتیاق در انتظار داده‌های نخستین آن است. این تلسکوپ با تهیه نقشه‌ای سه بعدی و طیفی از کیهان، ابزاری بینظیر در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد تا ساختار بزرگ مقیاس جهان، تاریخ شکل گیری کهکشان‌ها، و فرآیندهای شیمیایی در محیط‌های میان ستاره‌ای را با جزئیاتی بی‌سابقه مطالعه کنند.

حتی فراتر از اهداف علمی مستقیم مأموریت، داده‌های SPHEREx می‌توانند برای سال‌ها به عنوان مرجع طیفی در مطالعات مختلف اخترفیزیکی مورد استفاده قرار گیرند؛ از شناسایی اجرام ناشناخته گرفته تا مقایسه ساختار کهکشان‌های نزدیک و دور.

جمع بندی

SPHEREx نه فقط یک تلسکوپ جدید، بلکه نماینده نسل تازه‌ای از ابزارهای علمی است که مرزهای مشاهدات فروسرخ را گسترش می‌دهد. با فناوری منحصر به فرد، طراحی دقیق و هدف گذاری علمی بلند پروازانه، این ماموریت می‌تواند نقشی کلیدی در پاسخ به برخی از مهم ترین پرسش‌های هستی ایفا کند: جهان چگونه آغاز شد؟ آب و ترکیبات حیاتی از کجا آمده‌اند؟ و در کجا باید به‌دنبال نشانه‌های حیات باشیم؟

در چشم‌اندازی که SPHEREx ترسیم می‌کند، نه تنها گذشته‌ی کیهان با وضوح بیشتری نمایان می‌شود، بلکه مسیر آینده‌ی کاوش‌های فضایی نیز روشن‌تر خواهد بود.

__ تکنو دات مرجع اخبار تکنولوژی __