Tên lửa Falcon 9 của SpaceX đã đưa Spherex vào quỹ đạo từ Căn cứ Lực lượng Không gian Vandenberg tại California. Cùng với kính viễn vọng này, bốn vệ tinh nhỏ thuộc dự án PUNCH của NASA cũng được triển khai để nghiên cứu vành nhật hoa của Mặt Trời. Sau khi tách khỏi tầng đẩy trên của tên lửa, Spherex trôi dần vào không gian với hình ảnh Trái Đất xanh thẳm phía sau.

Với kinh phí 488 triệu USD, nhiệm vụ của Spherex là nghiên cứu quá trình hình thành và tiến hóa của các thiên hà trong suốt hơn 13 tỷ năm lịch sử vũ trụ, đồng thời khảo sát tốc độ giãn nở của vũ trụ ngay từ những giai đoạn đầu tiên sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang). Ở phạm vi gần hơn, kính viễn vọng sẽ tìm kiếm hơi nước và các hợp chất hữu cơ trong các đám mây phân tử lạnh - nơi hình thành các hệ hành tinh mới - để nghiên cứu điều kiện tiền sinh học trong vũ trụ.

Spherex có thiết kế hình nón kép, trọng lượng khoảng 500 kg, tương đương một chiếc đại dương cầm. Kính viễn vọng này được trang bị máy dò hồng ngoại với trường quan sát rộng, cho phép lập bản đồ toàn bộ bầu trời chỉ trong sáu tháng. Dự kiến trong hai năm hoạt động, nó sẽ thực hiện bốn cuộc khảo sát toàn diện, bay theo quỹ đạo đồng bộ Mặt Trời, quét toàn bộ bầu trời từ cực này sang cực kia của Trái Đất ở độ cao 650 km.

Không giống như các kính viễn vọng không gian Hubble và James Webb, Spherex không tập trung vào quan sát chi tiết từng thiên hà, mà sẽ đo tổng cường độ ánh sáng nền vũ trụ, bao gồm cả ánh sáng từ những thiên hà đầu tiên hình thành sau Big Bang. Theo Jamie Bock, nhà khoa học trưởng của dự án tại Viện Công nghệ California (Caltech), cách tiếp cận này giúp phát hiện các tín hiệu vũ trụ mờ nhạt từng bị bỏ sót trong các khảo sát trước đây.

Spherex được trang bị máy quang phổ hồng ngoại có khả năng phân biệt 102 dải phổ khác nhau, nhiều hơn hẳn so với phổ khả kiến của mắt người. Dữ liệu thu được sẽ tạo nên bản đồ quang phổ toàn bầu trời chi tiết nhất từ trước đến nay, cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu thành phần vật chất của các thiên hà xa xôi và truy vết dấu hiệu của vật chất tối.

Để duy trì hoạt động ổn định trong môi trường không gian lạnh giá, kính viễn vọng được bảo vệ bởi hệ thống che chắn nhiệt đa lớp, bao gồm ba lớp vỏ tổ ong bằng hợp kim nhôm, giúp duy trì nhiệt độ hoạt động ở mức -210°C và hạn chế ảnh hưởng từ bức xạ Mặt Trời.

Cùng với Spherex, tên lửa Falcon 9 cũng triển khai bốn vệ tinh PUNCH, được thiết kế để quan sát vành nhật hoa - lớp khí quyển ngoài cùng của Mặt Trời, đồng thời theo dõi dòng gió mặt trời khi nó di chuyển qua không gian liên hành tinh.

Trước đó, Vụ phóng Spherex đã bị trì hoãn hai tuần do các vấn đề kỹ thuật liên quan đến tên lửa đẩy.