SPHEREx

SPHEREx
SPHEREx (Animation von 2021)
Missions­ziel	infrarotspektroskopische HimmelsdurchmusterungVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Missionsziel
Betreiber	National Aeronautics and Space Administration NASAVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Betreiber
Hersteller	Ball Aerospace, Caltech, JPLVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Hersteller
Träger­rakete	Falcon 9 Block 5Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Traegerrakete
Instrumente
Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Instrumente Dreifach-Spiegelteleskop
Verlauf der Mission
Startdatum	12. März 2025 (UTC)[1]Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startdatum
Startrampe	SLC-4E, Vandenberg Space Force BaseVorlage:Infobox Sonde/Wartung/Startrampe
Enddatum	2027 (Primärmission, geplant)Vorlage:Infobox Sonde/Wartung/Enddatum

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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.

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]

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]

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]

• J.J. Bock et al.: The SPHEREx Satellite Mission. In: Astrophysical Journal. Band 999, 2026, 139, arxiv:2511.02985. 

Commons: SPHEREx – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Daten von SPHEREx werden von IPAC öffentlich bereitgestellt

1. ↑ ^{a b} NASA, SpaceX launch SPHEREx and PUNCH missions following spacecraft-driven scrub. Spaceflight Now, 10.–12. März 2025.
2. ↑ SPHEREx. NASA, 18. Februar 2019, abgerufen am 19. Februar 2019 (englisch). 
3. ↑ ^{a b c} Calla Cofield, Steve Cole: NASA Selects New Mission to Explore Origins of Universe. NASA, 13. Februar 2019, abgerufen am 13. Februar 2019 (englisch). 
4. ↑ ^{a b c} Katherine Brown: NASA Selects Proposals to Study Galaxies, Stars, Planets. NASA, 9. August 2017; abgerufen im 1. Januar 1 (englisch). 
5. ↑ ^{a b c d} SPHEREx Science Goals. Caltech, 2018, abgerufen am 17. Januar 2025 (englisch). 
6. ↑ ^{a b c} SPHEREx instrument. Caltech, abgerufen am 17. Januar 2015 (englisch). 
7. ↑ ^{a b} Proposed Astrophysics Mission to Conduct the First Infrared Spectral Survey of the Entire Sky (Memento vom 14. Dezember 2018 im Internet Archive) 27 August 2017
8. ↑ SPHEREx Offizielle Website. In: spherex.caltech.edu. Abgerufen am 17. Januar 2025 (englisch). 
9. ↑ SpaceX wins $98 million NASA SPHEREx launch contract. 8. Februar 2021, archiviert vom Original am 8. Februar 2021; abgerufen im 1. Januar 1 (englisch). 
10. ↑ Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer. In: JPL. NASA, abgerufen am 7. Juli 2021 (englisch). 
11. ↑ Ball Aerospace Supports Critical Design Review of NASA's SPH. Abgerufen im 1. Januar 1 (englisch). 
12. ↑ SPHEREx News SPHEREx, Caltech
13. ↑ Karen Northon: NASA Selects Proposals to Study Neutron Stars, Black Holes and More. NASA, 30. Juli 2015; abgerufen im 1. Januar 1 (englisch). 
14. ↑ GAO-20-405, NASA: Assessments of Major Projects. Government Accountability Office (GAO), 29. April 2020, S. 45, abgerufen am 30. April 2020 (englisch). 
15. ↑ Sean Potter: NASA Awards Launch Services Contract for SPHEREx Astrophysics Mission, NASA, 4. Februar 2021 (englisch). 
16. ↑ Abbey Interrante: PUNCH Announces Rideshare with SPHEREx and New Launch Date. In: NASA. 3. August 2022, abgerufen am 3. August 2022 (englisch).