Najnowszy teleskop NASA w drodze na orbitę. Zbada pochodzenie składników życia

Start rakiety nastąpił ze sporym opóźnieniem spowodowanym problemami z pogodą i integracją. Pojawiły się one, gdy inżynierowie mocowali obie misje do rakiety i umieszczali je w osłonie ochronnej. Początkowo planowano start na 28 lutego.

Choć obie misje mają zupełnie inne cele, uruchomienie PUNCH równolegle ze SPHEREx ma pomóc "wprowadzić w kosmos więcej nauki mniejszym kosztem" - mówi dr Nicky Fox, zastępca administratora w Science Mission Directorate NASA. Misje kosmiczne zmierzają też w podobne miejsce - na orbitę heliocentryczną wokół biegunów Ziemi. Oznacza to, że każdy statek kosmiczny zachowuje tę samą orientację względem Słońca przez cały rok.

SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) ma za zadanie rzucić nowe światło na to, jak ewoluował wszechświat, oraz dowiedzieć się, skąd w kosmosie wzięły się kluczowe składniki życia.

PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) będzie z kolei badał, jak słońce wpływa na Układ Słoneczny. Misja będzie obserwować gorącą atmosferę zewnętrzną Słońca zwaną koroną, a także będzie studiować wiatr słoneczny - naelektryzowane cząsteczki, które wyłaniają się w stałym strumieniu ze Słońca.
Obie przełomowe misje mają ujawnić nieznane i niewidziane wcześniej aspekty naszego Układu Słonecznego oraz galaktyki.

"Te misje obejmują cały przekrój nauki, jaką NASA zajmuje się każdego dnia. PUNCH przestudiuje Słońce w najdrobniejszych szczegółach, podczas gdy SPHEREx to misja badawcza, która przeskanuje pełne niebo i będzie obserwować setki milionów gwiazd. W każdej minucie dnia misje naukowe NASA eksplorują wszechświat w różnych skalach, aby naprawdę pomóc zrozumieć kosmos, w którym żyjemy, oraz zrozumieć słońce, które utrzymuje naszą planetę przy życiu" - powiedział dr Mark Clampin, zastępca administratora pomocniczego Science Mission Directorate w NASA.

Po wystrzeleniu na orbitę SPHEREx spędzi tam ponad dwa lata, krążąc wokół Ziemi na wysokości 650 km, gromadząc dane na temat ponad 450 mln galaktyk. Teleskop będzie też badał ponad 100 mln gwiazd w naszej galaktyce. Zmapowanie rozmieszczenia galaktyk pomoże naukowcom zrozumieć kosmiczny fenomen zwany inflacją - czyli zjawisko rozszerzenia się wszechświata bilion razy niemal natychmiast po Wielkim Wybuchu.

Obserwatorium stworzy mapę nieba w 102 kolorach światła podczerwonego, niewidzialnego dla ludzkiego oka, ale idealnego do studiowania gwiazd i galaktyk. Teleskop podzieli światło podczerwone na pojedyncze długości fal niczym pryzmat. Różne kolory światła pomogą naukowcom odkryć skład ciał niebieskich poprzez wyizolowanie ich składników chemicznych.

"Jesteśmy pierwszą misją, która spojrzy na całe niebo w tak wielu kolorach" - mówi Jamie Bock, główny badacz SPHEREx w Jet Propulsion Laboratory w NASA. "Gdy tylko astronomowie patrzą na niebo w nowy sposób, można spodziewać się odkryć".
SPHEREx dokona również pomiaru całkowitego blasku światła emitowanego przez wszystkie galaktyki, w tym również te, które są zbyt daleko i które świecą zbyt słabo, by mogły je wykryć inne teleskopy. Zapewni to szerszy obraz wszystkich głównych źródeł światła we wszechświecie.

Jednym z głównych celów misji jest poszukiwanie dowodów na istnienie w kosmosie wody, dwutlenku węgla, tlenku węgla oraz innych składników niezbędnych do życia, które mogą być zamarznięte w chmurach gazu i pyłu, z których powstają planety i gwiazdy.

Astronomowie są szczególnie zainteresowani zajrzeniem do wewnątrz obłoków molekularnych, gigantycznych regionów pełnych gazu i pyłu, które mogą zawierać nowo uformowane gwiazdy. Prawdopodobnie te gwiazdy będą otoczone dyskami materii, które formują planety. Naukowcy zakładają, że lód połączony z małymi ziarenkami pyłu to miejsce, w którym można znaleźć większość wody w kosmosie. To prawdopodobnie stąd pochodzi woda, która utworzyła oceany na Ziemi. Misja ma także pomóc w ustaleniu, w jaki sposób te składniki niezbędne do życia wchodzą w skład tworzących się planet.

SPHEREx będzie działał jako partner dla Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Podczas gdy Webb jest teleskopem kierunkowym, który bardzo szczegółowo obserwuje niewielki wycinek kosmosu, SPHEREx jest teleskopem przeglądowym, który szybko obserwuje duże obszary nieba. Dzięki scaleniu danych z obu teleskopów można będzie połączyć szczegóły w jeden duży obraz. Kiedy SPHEREx trafi na coś interesującego, wówczas Webb albo Kosmiczny Teleskop Hubble'a będą mogły to powiększyć.

PUNCH można określić jako konstelację czterech niewielkich statków kosmicznych wielkości walizki. Spędzą one następne dwa lata, krążąc wokół Ziemi i obserwując Słońce oraz heliosferę - słoneczną bańkę pól magnetycznych i cząstek, która rozciąga się aż poza orbitę Plutona. Każdy z tych satelitów posiada kamerę działającą jako pojedynczy, zsynchronizowany instrument z niezakłóconym widokiem na Słońce przez większość czasu. Kamery wyposażono w filtry polaryzacyjne, które pozwolą im tworzyć mapy cech korony Słońca oraz całego Układu Słonecznego.

Cztery satelity utworzą wspólnie globalne, trójwymiarowe obserwacje miejsca, w którym zewnętrzna atmosfera Słońca przechodzi w wiatr słoneczny. Pomoże to naukowcom zrozumieć, jak dokładnie ten proces zachodzi. PUNCH zbada również wpływ korony i wiatru słonecznego na resztę Układu Słonecznego.

Wiatr słoneczny, podobnie jak burze słoneczne, są odpowiedzialne za pogodę kosmiczną, która wpływa również na Ziemię, tworząc piękne aurory (zorze polarne) w pobliżu biegunów, ale też zakłóca pracę satelitów komunikacyjnych i wywołuje przerwy w działaniu sieci energetycznych. Pomiary zebrane przez PUNCH pomogą naukowcom w lepszym zrozumieniu, jak burze słoneczne tworzą się i ewoluują. Może to prowadzić do dokładnych prognoz tego, kiedy pogoda kosmiczna wpłynie na Ziemię.

PUNCH będzie obserwował Słońce w kluczowym momencie podczas maksimum słonecznego lub szczytu słonecznej aktywności w trakcie jego 11-letniego cyklu, gdy spodziewane są wystąpienia kolejnych rozbłysków i burz słonecznych.

Podobnie jak SPHEREx i teleskop Webba, tak również PUNCH będzie mógł współpracować z sondą Parker Solar Probe agencji NASA, która została wystrzelona w 2018 r. i zaliczyła niedawno swój przelot rekordowo blisko Słońca, aby uchwycić większy i bardziej szczegółowy obraz.

"PUNCH to najnowszy heliofizyczny dodatek do floty NASA, który dostarcza przełomowych odkryć naukowych każdej sekundy każdego roku. Uruchomienie tej misji jako współdzielonego przejazdu zwiększa jej wartość dla kraju dzięki optymalizacji każdego funta pojemności startowej, aby zmaksymalizować naukowy zwrot kosztów pojedynczego startu" - skomentował Joe Westlake, dyrektor działu heliofizyki w NASA.