SPHEREx
Infrarot-Weltraumteleskop der NASA
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| SPHEREx | |
|---|---|
| SPHEREx (Animation von 2021) | |
| Missionsziel | infrarotspektroskopische Himmelsdurchmusterung |
| Betreiber | NASA |
| Hersteller | Ball Aerospace, Caltech, JPL |
| Trägerrakete | Falcon 9 Block 5 |
| Instrumente | |
|
Dreifach-Spiegelteleskop | |
| Verlauf der Mission | |
| Startdatum | 12. März 2025 (UTC)[1] |
| Startrampe | SLC-4E, Vandenberg Space Force Base |
| Enddatum | 2027 (Primärmission, geplant) |
SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer)[2] ist ein Weltraumteleskop für das nahe Infrarot, das eine Himmelsdurchmusterung durchführt, um die Nahinfrarot-Spektren von etwa 450 Millionen Galaxien zu erfassen. Im Februar 2019 wurde SPHEREx von der NASA als nächste Medium-Class-Explorer-Mission ausgewählt.[3][4] Das Teleskop wurde im März 2025 mit einer Falcon-9-Trägerrakete von der Vandenberg Space Force Base gestartet.[1] Leitender Wissenschaftler ist James Bock vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, Kalifornien.
Missionsablauf
Geplant ist, dass SPHEREx mit einem Spektralphotometer mehrere vollständige Himmelsdurchmusterungen durchführt, bei der Spektren im nahen Infrarotbereich von 0,75 bis 5,0 Mikrometern erfasst werden. Es wird dabei nur ein einziges Instrument mit einem einzigen Beobachtungsmodus und ohne bewegliche Teile eingesetzt, um den gesamten Himmel (in 102 verschiedenen Farbbändern, was die Farbauflösung früherer Karten des gesamten Himmels[3] bei weitem übertrifft) während seiner nominell 25-monatigen Mission viermal zu kartieren. Die entscheidende Technologie sind lineare variable Filter,[5] wie sie auch im LEISA-Instrument der Mission New Horizons eingesetzt wurden.[6]
SPHEREx soll die Spektren von etwa 450 Millionen Galaxien messen, woraus sich jeweils deren Rotverschiebung ermitteln lässt. Insbesondere sollen die Signale des Lichts in Galaxienhalos und aus der Reionisierungsepoche[5] untersucht werden, um die Ursachen der Inflation im frühen Universum, den Ursprung und die Entwicklung von Galaxien und den Ursprung von Wasser in Planetensystemen zu erforschen.[5][7] SPHEREx durchsucht umfassend das interstellare Medium nach Wassereis und anderen Eisverbindungen.
SPHEREx soll damit die spektroskopischen Durchmusterungen von Euclid und des geplanten Nancy Grace Roman Space Telescope ergänzen. Die erwarteten Rotverschiebungsdaten der Vordergrundgalaxien, die SPHEREx zusammen mit der Messung von schwachen Gravitationslinsen der Hintergrundgalaxien von Euclid und dem Nancy Grace Roman Space Telescope liefern soll, werden eine direkte Bestimmung der Verteilung der Dunklen Materie erlauben, die die Vordergrundgalaxien umgibt. Die SPHEREx-Durchmusterung im Bereich niedriger Rotverschiebungen soll es ermöglichen, die Inflationsparameter unabhängig zu messen und somit neue Erkenntnisse zu gewinnen.[5][7]
Sonde und Teleskop
Das Dreifach-Spiegelteleskop hat einen Öffnungsdurchmesser von 20 Zentimetern mit einem Gesichtsfeld von 3,5° × 11° und sechs 2k × 2k Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe)-Photodetektor-Arrays.[8][6] Jedes 2k × 2k Fokalebenen-Array ist mit einem linearen variablen Filter abgedeckt, das schmalbandige Messungen mit einer Bandenmitte ermöglicht, die entlang einer Achse des Arrays variiert. SPHEREx erhält die Spektren durch Mehrfachbelichtung, wobei die Quelle durch Neuausrichtung des Teleskops an mehreren Positionen im Gesichtsfeld platziert wird.[6]
Das SPHEREx-Raumfahrzeug und das Teleskop wurden von Ball Aerospace & Technologies bereitgestellt, während die Nutzlast von Caltech und dem Jet Propulsion Laboratory der NASA entwickelt wurde. Das Korea Astronomy and Space Science Institute stellte zusätzliche Unterstützung in Form einer nicht für den Flug bestimmten kryogenen Testkammer bereit.[9][10][11]
Missionsauswahl und -planung
Der Vorschlag für SPHEREx wurde 2014 bis 2016 im Rahmen des Small-Explorer-Programms (SMEX) der NASA studiert, aber letztlich nicht für SMEX ausgewählt.[12][13] Eine verbesserte Version wurde im Dezember 2016 als Medium-Class Explorer (MIDEX) eingereicht und im August 2017 zusammen mit zwei konkurrierenden Missionen für neunmonatige Studien zu je 2 Millionen US-Dollar ausgewählt: Arcus und Fast Infrared Exoplanet Spectroscopy Survey Explorer (FINESSE).[4]
SPHEREx wurde im Februar 2019 als Gewinner ausgewählt, um mit Bau und Start fortzufahren.[3] Die Kosten der Medium-Class-Explorer-Mission sind auf 250 Millionen US-Dollar gedeckelt, wobei die Trägerrakete nicht eingeschlossen ist.[4] Im April 2020 beliefen sich die vorläufigen Gesamtkosten der Mission auf etwa 395 bis 427 Millionen US-Dollar.[14] Die Schätzungen für 2020 beinhalten die Kosten für die Trägerrakete und die NASA-Reserven, die nicht Teil der Kostenobergrenze sind.
Im Januar 2021 gab die NASA bekannt, dass die Mission in die Phase C eingetreten ist, was bedeutet, dass die frühen Konstruktionspläne genehmigt wurden und die Teams mit der endgültigen Konstruktion und der Zusammenstellung der Hard- und Software beginnen können. Im Februar 2021 gab die NASA bekannt, dass sie die SpaceX Falcon 9 für den Start des Raumfahrzeugs ausgewählt hat, und dass sich die Gesamtkosten für den Start auf 98,8 Millionen US-Dollar belaufen werden.[15] Im August 2022 gab die NASA bekannt, dass die vier Mikrosatelliten der PUNCH-Konstellation für dreidimensionale Beobachtungen der Sonnenkorona als Rideshare-Nutzlasten zusammen mit SPHEREx gestartet werden.[16]
Literatur
- J.J. Bock et al.: The SPHEREx Satellite Mission. In: Astrophysical Journal. Band 999, 2026, 139, arxiv:2511.02985.
