Après trois ans de conception et de construction, une promenade en bateau d’un mois à travers l’océan Pacifique et un ascenseur depuis une grue de 30 tonnes, la chambre d’essai personnalisée pour la prochaine mission SPHEREx de la NASA a finalement atteint sa destination au Cahill Center for Astronomy and Astrophysics de Caltech. Pasadena.
Prévu pour être lancé au plus tôt en juin 2024, SPHEREx (abréviation de Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization et Ices Explorer) créera une carte unique du cosmos qui contiendra des centaines de millions d’objets, y compris des étoiles, galaxies, régions de formation d’étoiles et autres merveilles cosmiques. Contrairement à toute carte précédente, elle fournira des images d’objets individuels, ainsi qu’un spectre pour chaque point du ciel. Les spectres peuvent contenir un trésor d’informations sur les objets cosmiques, y compris leur composition chimique, leur âge et la distance aux galaxies lointaines.
Avec ce graphique dynamique, les scientifiques pourront répondre à des questions sur ce qui s’est passé peu de temps après le big bang, la prévalence de molécules vitales comme la glace d’eau dans les régions de formation des planètes de notre galaxie, et comment les galaxies ont commencé et évolué au cours de la vie de l’univers.
Mais pour que SPHEREx rende cela possible, le télescope doit non seulement pouvoir résister aux rigueurs de l’espace, mais aussi y prospérer. C’est là qu’intervient la chambre d’essai personnalisée. De la taille d’un petit SUV et fabriquée en acier inoxydable, la chambre cylindrique a été construite par le Korean Astronomy and Space Science Institute (KASI), un partenaire de la mission SPHEREx. Il sera utilisé pour tester les détecteurs de SPHEREx (essentiellement ses caméras) et l’optique (le système qui collecte la lumière du cosmos).
Lumière froide
Géré par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA, SPHEREx détectera la lumière infrarouge, que les yeux humains ne peuvent pas détecter. Parfois appelé rayonnement thermique, il est émis par des objets chauds, notamment des étoiles et des galaxies, ainsi que par les instruments du télescope. La chambre est donc conçue pour refroidir les détecteurs à environ moins 350 degrés Fahrenheit (environ moins 200 degrés Celsius) pour s’assurer que leur propre chaleur ne submergera pas la lumière des objets qu’ils sont censés observer.
Mais d’abord, l’équipe SPHEREx doit tester si les détecteurs sont au point. Ceci est déterminé par leur distance par rapport à l’optique, de la même manière que le fait de rapprocher ou d’éloigner une loupe de votre œil amène ou non la mise au point d’objets. L’équipe devra obtenir la distance entre les détecteurs et l’optique correcte à moins de 0,0003 pouce (7,5 micromètres), soit environ un dixième de la largeur d’un cheveu humain. Pour ce faire, ils dirigeront les optiques et les détecteurs vers une source projetée de lumière infrarouge située à l’extérieur de la fenêtre de la chambre, qui est en saphir car le verre bloque les infrarouges. La source servira de substitut aux objets que SPHEREx observera dans l’espace, et l’image résultante indiquera aux ingénieurs si l’espacement est correct.
Crédit : NASA
« Un certain nombre de facteurs peuvent influencer la position de mise au point de notre instrument lorsqu’il atteint sa température de fonctionnement », a déclaré Phil Korngut, scientifique de l’instrument SPHEREx et chercheur à Caltech. « Il est absolument essentiel que nous mettions cette chose au point avant de voler, et la seule façon d’y parvenir est de procéder à des tests optiques cryogéniques spécifiques dans l’environnement fourni par la chambre KASI. »
La chambre est également personnalisée pour calibrer le spectromètre SPHEREx, qui fournira un spectre de chaque point du ciel.
Long voyage
En 2018, KASI a lancé une mission appelée NISS (Near-infrared Imaging Spectrometer for Star formation history), qui présente des similitudes avec SPHEREx. Travailler sur NISS a donné à l’équipe KASI la bonne expérience pour construire la chambre personnalisée.
Après avoir voyagé par bateau de Corée à Long Beach, en Californie, la chambre a été transportée vers le nord jusqu’à Caltech. Trop grande pour passer par l’entrée principale de sa nouvelle maison, elle a dû se déplacer sous le bâtiment : une grue de 30 tonnes a soulevé une section amovible d’une route adjacente, puis a abaissé la chambre d’essai, ainsi que ses composants, dans une hauteur – une salle de réception au plafond et sans fenêtre, officieusement connue sous le nom de « la crypte ». La chambre a ensuite été transportée dans le laboratoire de test SPHEREx, où elle restera pendant environ 18 mois jusqu’à ce que les tests matériels soient terminés.
« Non seulement l’équipe SPHEREx du KASI, mais toute la communauté astronomique coréenne est très intéressée par les données SPHEREx et ses objectifs scientifiques », a déclaré Woong-Soeb Jeong, chercheur principal de SPHEREx pour KASI. « Ainsi, la participation de KASI à la mission SPHEREx devrait avoir un impact important sur la recherche dans notre communauté astronomique. Cet héritage sera d’une grande aide dans le développement de notre propre télescope spatial de classe moyenne ou grande à l’avenir. »
Pour plus de détails sur la visite de la mission SPHEREx : www.jpl.nasa.gov/missions/spherex/