在经历了一系列发射延期之后，SPHEREx太空望远镜终于在北京时间3月12日上午11时10分，搭乘SpaceX的猎鹰9号火箭，从加利福尼亚州的范登堡空军基地腾空而起，踏上了探索宇宙的征途。
这颗重量约为502公斤、形似喇叭的望远镜，尺寸达到了长宽3.2米、高2.6米。SPHEREx的全名冗长而复杂——“宇宙历史、再电离时代与冰层探测光谱成像仪”，但其核心使命却相对简明：追溯宇宙的起源，探索星系的演变，以及寻找构成生命的关键元素——水。
SPHEREx的任务之一是绘制出色彩最为丰富的全天地图，这得益于其每隔六个月就能对天空进行一次全面扫描的能力，并且能够在102个不同的红外光波段捕捉信息。红外光虽然超出了人类视觉的范畴，但对于研究恒星和星系来说却至关重要。通过光谱技术，SPHEREx能够将光分解为102种“颜色”，即不同波长的红外光，这一过程类似于棱镜将阳光分解为彩虹。
有了SPHEREx的光谱地图，科学家们将能够发现银河系中水冰等化学化合物的存在证据。他们不仅将测量宇宙中星系发出的总光量，还将研究在不同历史时期这一总光芒的亮度变化。他们还将绘制出数亿个星系的3D位置，从而探究宇宙早期暴胀阶段对当今宇宙大尺度结构的影响。
为了捕捉到来自宇宙深处的微弱红外光，而不受自身热量产生的红外光干扰，SPHEREx的核心设备——红外望远镜和探测器，必须在接近零下210摄氏度的环境下工作。为此，SPHEREx采用了一种创新的被动冷却方式，其外壳由三个锥形遮光罩组成，可以有效阻挡地球和太阳的热量。遮光罩的特别镜面结构还能将探测器自身的热量反射到太空中，从而实现了既节能又高效的低温工作状态。
寻找冰冻水是SPHEREx的另一项重要任务。尽管太空中没有自由漂浮的海洋或湖泊，但科学家们认为，宇宙中的大部分水都以冰的形式存在，附着在小尘埃颗粒的表面。这些冰冷的尘埃颗粒在恒星形成区的浓密云层中，可能成为新形成行星的一部分。实际上，地球海洋中的水，以及银河系中其他行星和卫星上的水，可能都源自这些冰冻的储藏库。
SPHEREx将重点关注被称为分子云的大型气体和尘埃区域，这些区域是恒星和行星形成的重要场所。它将探测新形成的恒星以及行星形成过程中产生的物质盘，并寻找水冰及其他冰冻化合物的存在。值得注意的是，与詹姆斯·韦伯太空望远镜和已退役的斯皮策太空望远镜相比，SPHEREx是第一个专门针对银河系进行大规模巡天，并寻找这些冰冻化合物的太空望远镜。
不同于其他望远镜拍摄二维图像的方式，SPHEREx将收集目标的三维数据。这将使科学家们能够了解分子云中冰的含量，并观察冰的成分在不同环境下如何变化。在任务期间，SPHEREx将测量银河系900多万个独特方向上冰冻水、二氧化碳和其他生命必需成分的丰度，这是迄今为止对这类物质进行的最大规模的巡天调查。
作为一架巡天望远镜，SPHEREx具有快速观测天空大面积区域的能力，而韦伯等太空望远镜则擅长对特定目标进行精细观测。尽管两者在观测范围和分辨率上有所不同，但它们的观测数据可以相互补充。如果SPHEREx发现了一个有趣的观测目标，韦伯望远镜就可以利用更高的光谱分辨率和SPHEREx无法探测的波长来对该目标进行深入研究。
