2024年8月，SPHEREx在科羅拉多州博爾德的BAE Systems進行測試。該任務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核心問題。圖片來源：BAE Systems/NASA/JPL-Caltech

形似擴音喇叭的SPHEREx任務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射，為天文學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行測繪，追溯宇宙起源、星系演化及銀河系內生命關鍵成分的蹤跡。以下是關于該任務的六大要點：

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），宇宙經歷了萬億億倍的規模暴脹。這一近乎瞬時的暴脹事件發生于約140億年前，其影響仍可見于當今宇宙物質的大尺度分布。通過繪制4.5億個星系的分布圖，SPHEREx將幫助科學家深入理解這一極端宇宙事件背后的物理規律。

2. 測量星系群集的整體輝光
以往科學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光量。SPHEREx則另辟蹊徑——直接測量所有星系（包括其他望遠鏡難以探測的微小、彌散或遙遠星系）的累積輝光。結合其他望遠鏡的星系個體研究，這一數據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的此類分子，精確定位這些冰態化合物在銀河系中的分布與豐度，為研究新生行星物質中的成分可用性提供依據。

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

4. 補強NASA空間望遠鏡陣列的觀測能力
哈勃與韋布等望遠鏡通過高分辨率聚焦宇宙局部，而“宇宙總發光量”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，其發現的科學目標可再由哈勃、韋布等望遠鏡深入觀測。

5. 繪制史上最精細的“多彩”全天圖
SPHEREx通過光譜技術將紅外光分解為組分波長（類似棱鏡分光），分析天體距離與構成。其光譜圖將揭示銀河系內水冰等化合物的蹤跡，測算宇宙星系總發光量及其在不同歷史階段的亮度變化，并繪制數億星系的3D分布圖，研究暴脹對當今宇宙大尺度結構的影響。

6. 錐形設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的望遠鏡與探測器需在約零下210°C下運行。任務采用全被動冷卻系統（無電力或冷卻劑），依靠三層錐形光子屏蔽罩隔絕地日熱量，并通過鏡面結構將儀器熱量導向深空。這一獨特設計賦予航天器標志性的外形。

參考

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