美國國家太空總署(NASA)噴射推進實驗室(JPL)「SPHEREx」太空望遠鏡於5月正式開始運作，預計每日拍攝3600張太空影像，構建宇宙地圖!

SPHEREx太空望遠鏡自2024年3月11日發射後，經過測試與校準，已於5月份正式展開2年期的任務。目標是繪製整個宇宙天空的3D地圖，觀測數億個銀河，探索宇宙膨脹、星系演化以及生命起源的關鍵線索，期待能夠藉由前所未有的影像，提供宇宙大問題的相關線索。

↑ SPHEREx海報 (來源：NASA/JPL)

SPHEREx任務：

NASA/JPL的SPHEREx（Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer，宇宙歷史、再游離時代與冰物質探測光譜測光儀）太空望遠鏡於2025年3月11日發射，歷經6週的系統檢查與校準測試後，於5月1日正式展開為期兩年的太空任務，預計在任務期間內每日拍攝約3,600張紅外線影像，期能在兩年內建立四張涵蓋整個天空的高解析度3D地圖。

SPHEREx 將觀測蒐集超過4.5億個銀河系，以及超過1億顆銀河系內恆星的數據，涵蓋近距離到極其遙遠的天體。該任務將在我們的銀河系中，搜尋在恆星誕生區（stellar nurseries/星際雲）以及可能正在形成新行星的恆星周圍圓盤(disks around stars)中，是否有水與有機分子等生命所需的基本成分存在。

SPHEREx的最大創舉之一是能觀測多達102種紅外線波長(wavelengths/ colors of infrared light)（人眼無法察覺的顏色），突破以往在全天空觀測上的技術，它不僅可對天空進行光學與近紅外線(near-infrared light)的全面觀測，以遠超以往色彩解析度的不同顏色波段繪製全天空地圖，也能成為解答宇宙重大問題的利器。運用光譜學（spectroscopy）技術，以類似將光線透過稜鏡分解成彩虹的方式，獲取極為豐富的天體資訊，如量測來自所有已存在過的銀河的集體光芒，研究這種「宇宙背景光」如何隨時間演變；藉由分析不同波長的紅外線，SPHEREx能計算銀河的距離、分析物質組成，尋找包括水分子在內的關鍵生命元素，並描繪宇宙中物質分佈的三維結構，回溯至宇宙誕生初期的「宇宙暴脹(cosmic inflation)」階段；此外，SPHEREx將對銀河系中的星際雲(interstellar clouds)進行超過900萬次觀測，並幫助科學家瞭解這些物質如何從宇宙雲氣演化到成為地球上的化合物。

另SPHEREx設計的特別之處在於，不若傳統望遠鏡仰賴推進器(thrusters)改變方向，而是利用在內部旋轉的反作用輪系統(system of reaction wheels)來控制方向，使其在北極-南極環繞地球的軌道上每天穩定飛行約14.5圈，避開地球與太陽以外的宇宙黑暗處，總計在任務期間(約25個月)將完成超過11,000次軌道巡天。每六個月可從各個方向觀測到太空，進行一次巡天掃描，記錄完整天空影像。SPHEREx 不僅將加入其他太空天文巡天任務(space-based astrophysics survey missions)陣容，預期也將協助識別未來其他太空任務的觀測目標，例如 NASA 的James Webb Space Telescope（JWST）、廣域紅外巡天望遠鏡（Wide Field Infrared Survey Telescope , WFIRST，又名羅曼太空望遠鏡Nancy Grace Roman Space Telescope）。

透過這次前所未有的多光譜全景掃描，SPHEREx將為宇宙學、恆星形成、生命化學等研究領域提供寶貴數據，並可能帶來突破性發現，成為後續NASA「羅曼太空望遠鏡」的重要先驅任務。

↑NASA太空望遠鏡陣容                        (圖片來源：NASA/JPL，科技組編輯 )

SPHEREx團隊組成：

SPHEREx任務的首席研究員為加州理工學院(Caltech)的Jamie Bock 博士，儀器部分由加州理工學院與噴射推進實驗室（JPL）負責研製、太空船由Ball Aerospace供應；韓國天文與太空科學研究中心(Korea Astronomy and Space Science Institute)將提供非飛行用的低溫試驗艙(non-flight cryogenic test chamber.)；數據則透過紅外處理與分析中心（Infrared Processing and Analysis Center, IPAC）公開。除了加州理工學院與JPL等成員外，SPHEREx團隊還包括加州大學爾灣分校(UCI)、俄亥俄州立大學(Ohio State University)、哈佛－史密松天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)、亞利桑那州立大學(ASU)、亞利桑那大學(UA)、羅徹斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)、美國能源部阿爾貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)與約翰·霍普金斯大學(Johns Hopkins University)等美國多所研究機構。

SPHEREx太空望遠鏡八大重點：

11. 探索宇宙大哉問與未解之謎：透過全天空地圖(all-sky map)完整影像，協助科學家瞭解宇宙結構組成、星系的形成與演化，以及在我們的銀河系中找尋水和其他生命關鍵成分的存在型態與數量。
11. 強化NASA太空望遠鏡陣容：因SPHEREx具備巡天掃描的優勢，並蒐集恆星與星系的大數據，可和既有具備特定目標的哈伯、韋伯望遠鏡任務互補，提供更廣泛的天體資訊。
11. 突破太空全天地圖繪製色彩：透過觀測人眼無法測得的紅外線波段，並分解轉譯成120種單一波長的顏色，不僅能探測宇宙中的化合物和分子，更能進一步分析其特徵；此外，亦能透過光譜技術測量各天體距離，作為研究遙遠星系及繪製3D位置圖的重要利基。
11. 揭示宇宙爆脹的瞬間與奧秘：在宇宙大爆炸(Big Bang)後的剎那，宇宙尺寸瞬間膨脹數萬億倍，透過SPHEREx任務探究其膨脹的物理機制、驅動因素、可能原理及如何影響宇宙的大尺度結構。
11. 測量遠近及隱藏星系的光輝：科學界試圖透過觀測單一星系來推論宇宙中數萬億個星系、估算所有星系的總光輸出(total light output)，而SPHEREx將可觀測以往其他太空望遠鏡無法輕易探測的太小或太遠星系，以利科學家更全面瞭解宇宙中的輻射源。
11. 尋找銀河系中生命組成成分：我們所知生命的基本成分包含水、二氧化碳，SPHEREx任務旨在尋找以冰凍型態存在於星際雲層中的蹤影及數量，進而研析這些關鍵成分融入新行星的可能性與方式。
11. 設計獨特外型維持所需低溫：任務望遠鏡和偵測器需要在攝氏零下210度(約為華式零下350度)運作，不然其自行發出之紅外線可能會影響或遮蓋來自宇宙的微弱光線。SPHEREx靠著無須電力的被動冷卻系統，簡化其運作需求，且關鍵設計在於其三層錐形的光子屏障(photon shield)，保護太空望遠鏡不受地球和太陽的熱影響，並可將儀器產生的熱反射、傳導到太空。 
11. 開放全球學研領域共享成果：SPHEREx任務預期可以產製一個涵蓋數億天體資訊的新百科全書，內容可望包括太陽系內的小行星或未被光譜學研究過的天體，世界各地的科研人員均可獲得任務產出的宇宙資料寶庫。

↑ SPHEREx 第一次觀測影像First Images captured March 27, 2025 

(圖片來源： SPHEREx任務網站)