Mae peirianwyr yn “derbyn” offeryn canol isgoch Telesgop Gofod James Webb yng Nghanolfan Hedfan Gofod Goddard NASA ar ôl gadael y DU.
Mae technegwyr hedfan JPL Johnny Melendez (dde) a Joe Mora yn archwilio'r cryocooler MIRI cyn ei anfon i Northrop Grumman yn Redondo Beach, California.Yna, mae'r oerach ynghlwm wrth gorff telesgop Webb.
Mae'r rhan hon o'r offeryn MIRI, a welir yn Labordy Appleton yn Rutherford, DU, yn cynnwys synwyryddion isgoch. Mae'r cryocooler wedi'i leoli i ffwrdd o'r synhwyrydd oherwydd ei fod yn gweithredu ar dymheredd uwch. Mae tiwb sy'n cario heliwm oer yn cysylltu'r ddwy ran.
Mae MIRI (chwith) yn eistedd ar drawst cydbwysedd yn Northrop Grumman ar Draeth Redondo wrth i beirianwyr baratoi i ddefnyddio craen uwchben i'w gysylltu â'r Modiwl Offeryn Gwyddonol Integredig (ISIM). Yr ISIM yw craidd Webb, sef y pedwar offeryn gwyddoniaeth sy'n gartref i'r telesgop.
Cyn i'r offeryn MIRI - un o'r pedwar offeryn gwyddoniaeth ar yr arsyllfa - allu gweithredu, rhaid ei oeri i'r tymheredd oeraf bron y gall mater ei gyrraedd.
Telesgop Gofod James Webb NASA, y bwriedir ei lansio ar Ragfyr 24, yw'r arsyllfa ofod fwyaf mewn hanes, ac mae ganddi dasg yr un mor frawychus: casglu golau isgoch o gorneli pellennig y bydysawd, gan ganiatáu i wyddonwyr archwilio strwythur a gwreiddiau'r bydysawd. Ein bydysawd a'n lle ynddo.
Mae llawer o wrthrychau cosmig - gan gynnwys sêr a phlanedau, a'r nwy a'r llwch y maent yn ffurfio ohonynt - yn allyrru golau isgoch, a elwir weithiau'n ymbelydredd thermol. Ond felly hefyd y rhan fwyaf o wrthrychau cynnes eraill, fel tostwyr, pobl ac electroneg. rhaid i'r synwyryddion y tu mewn i'r offeryn isgoch canol, neu MIRI, fynd yn oerach: o dan 7 Kelvin (llai 448 gradd Fahrenheit, neu minws 266 gradd Celsius).
Mae hynny ychydig raddau yn uwch na sero absoliwt (0 Kelvin) – y tymheredd oeraf posibl yn ddamcaniaethol, er nad yw byth yn gyraeddadwy yn gorfforol oherwydd ei fod yn cynrychioli absenoldeb llwyr unrhyw wres. (Fodd bynnag, nid MIRI yw'r offeryn delweddu oeraf sy'n gweithredu yn y gofod.)
Mae tymheredd yn ei hanfod yn fesur o ba mor gyflym y mae atomau'n symud, ac yn ogystal â chanfod eu golau isgoch eu hunain, gall synwyryddion Webb gael eu sbarduno gan eu dirgryniadau thermol eu hunain. Mae MIRI yn canfod golau mewn ystod egni is na'r tri offeryn arall. O ganlyniad, mae ei synwyryddion yn fwy sensitif i ddirgryniadau thermol.
Ar ôl ei lansio, bydd Webb yn defnyddio fisor maint cwrt tennis sy'n cysgodi MIRI ac offerynnau eraill rhag gwres yr haul, gan ganiatáu iddynt oeri'n oddefol. Gan ddechrau tua 77 diwrnod ar ôl ei lansio, bydd cryocooler MIRI yn cymryd 19 diwrnod i ostwng tymheredd synwyryddion yr offeryn i lai na 7 Kelvin.
“Mae’n gymharol hawdd oeri pethau i’r tymheredd hwnnw ar y Ddaear, yn aml ar gyfer cymwysiadau gwyddonol neu ddiwydiannol,” meddai Konstantin Penanen, arbenigwr cryooer yn Labordy Jet Propulsion NASA yn Ne California., sy'n rheoli'r offeryn MIRI ar gyfer NASA.” Ond mae'r systemau hynny sy'n seiliedig ar y Ddaear yn swmpus iawn ac yn aneffeithlon o ran ynni.Ar gyfer arsyllfa ofod, mae angen peiriant oeri arnom sy'n gryno'n gorfforol, yn effeithlon o ran ynni, ac mae'n rhaid iddo fod yn hynod ddibynadwy oherwydd ni allwn fynd allan i'w drwsio.Felly dyma'r heriau sy'n ein hwynebu., yn hynny o beth, byddwn yn dweud bod cryocoolers MIRI yn bendant ar flaen y gad.”
Un o nodau gwyddonol Webb yw astudio priodweddau'r sêr cyntaf a ffurfiodd yn y bydysawd. Bydd camera isgoch agos Webb neu offeryn NIRCam yn gallu canfod y gwrthrychau pell iawn hyn, a bydd MIRI yn helpu gwyddonwyr i gadarnhau mai clystyrau o sêr cenhedlaeth gyntaf yw'r ffynonellau golau gwan hyn, yn hytrach na sêr ail genhedlaeth a ffurfiodd yn ddiweddarach mewn esblygiad galaeth.
Trwy edrych ar gymylau llwch sy'n dewach nag offerynnau agos-goch, bydd MIRI yn datgelu mannau geni stars.It hefyd yn canfod moleciwlau a geir yn gyffredin ar y Ddaear - megis dŵr, carbon deuocsid a methan, yn ogystal â moleciwlau mwynau creigiog fel silicadau - yn yr amgylcheddau oer o amgylch sêr cyfagos, lle gall planedau ffurfio.
“Trwy gyfuno arbenigedd yr Unol Daleithiau ac Ewrop, rydym wedi datblygu MIRI fel pŵer Webb, a fydd yn galluogi seryddwyr o bob cwr o’r byd i ateb cwestiynau mawr am sut mae sêr, planedau a galaethau’n ffurfio ac yn esblygu,” meddai Gillian Wright, Cyd-arweinydd tîm gwyddoniaeth MIRI a Phrif Ymchwilydd Ewropeaidd ar gyfer yr offeryn yng Nghanolfan Technoleg Seryddol y DU (UK ATC).
Mae'r cryocooler MIRI yn defnyddio nwy heliwm - digon i lenwi tua naw balŵn parti - i gario gwres i ffwrdd o synwyryddion yr offeryn. Mae dau gywasgydd trydan yn pwmpio heliwm trwy diwb sy'n ymestyn i'r man lle mae'r synhwyrydd. Mae'r tiwb yn rhedeg trwy floc o fetel sydd hefyd wedi'i gysylltu â'r synhwyrydd;mae'r heliwm wedi'i oeri yn amsugno gwres gormodol o'r bloc, gan gadw tymheredd gweithredu'r synhwyrydd o dan 7 Kelvin. Yna mae'r nwy wedi'i gynhesu (ond yn dal yn oer) yn dychwelyd i'r cywasgydd, lle mae'n diarddel y gwres gormodol, ac mae'r cylch yn dechrau eto.Yn sylfaenol, mae'r system yn debyg i'r hyn a ddefnyddir mewn oergelloedd cartref a chyflyrwyr aer.
Mae'r pibellau sy'n cario heliwm yn cael eu gwneud o ddur di-staen aur-plated ac yn llai nag un rhan o ddeg o fodfedd (2.5 mm) mewn diamedr.It ymestyn tua 30 troedfedd (10 metr) o'r cywasgydd lleoli yn yr ardal bws llong ofod i'r synhwyrydd MIRI yn yr elfen telesgop optegol lleoli y tu ôl i diliau yr arsyllfa drych sylfaenol. wedi'i gywasgu, ychydig fel piston, i helpu i osod yr arsyllfa wedi'i stowio i'r amddiffyniad ar ben y roced. Unwaith yn y gofod, bydd y tŵr yn ymestyn i wahanu'r bws llong ofod tymheredd ystafell oddi wrth yr offerynnau telesgop optegol oerach a chaniatáu i'r cysgod haul a'r telesgop gael eu defnyddio'n llawn.
Mae'r animeiddiad hwn yn dangos gweithrediad delfrydol Telesgop Gofod James Webb, oriau a dyddiau ar ôl ei lansio.
Ond mae'r broses elongation yn ei gwneud yn ofynnol i'r tiwb heliwm i gael ei ymestyn gyda'r twr expandable assembly.So y coiliau tiwb fel gwanwyn, a dyna pam mae peirianwyr MIRI llysenw y rhan hon o'r tiwb "Slinky".
“Mae rhai heriau wrth weithio ar system sy’n rhychwantu sawl rhanbarth o’r arsyllfa,” meddai Analyn Schneider, rheolwr rhaglen JPL MIRI.“Mae’r gwahanol ranbarthau hyn yn cael eu harwain gan sefydliadau neu ganolfannau gwahanol, gan gynnwys Northrop Grumman a Chanolfan Hedfan Gofod Goddard yr Unol Daleithiau NASA, mae’n rhaid i ni siarad â phawb.Nid oes unrhyw galedwedd arall ar y telesgop sydd angen gwneud hynny, felly mae'n her unigryw i MIRI.Mae wedi bod yn bendant yn llinell hir ar gyfer cryocoolers road MIRI, ac rydym yn barod i’w weld yn y gofod.”
Bydd Telesgop Gofod James Webb yn lansio yn 2021 fel prif arsyllfa gwyddor gofod y byd.Bydd Webb yn datrys dirgelion cysawd yr haul, yn edrych i fydoedd pell o gwmpas sêr eraill, ac yn archwilio strwythurau dirgel a tharddiad ein bydysawd a'n lle.
Datblygwyd MIRI trwy bartneriaeth 50-50 rhwng NASA ac ESA (Asiantaeth Ofod Ewropeaidd).JPL sy'n arwain ymdrech yr Unol Daleithiau ar gyfer MIRI, ac mae consortiwm rhyngwladol o sefydliadau seryddol Ewropeaidd yn cyfrannu at ESA.George Rieke o Brifysgol Arizona yw arweinydd tîm gwyddoniaeth yr Unol Daleithiau MIRI. Gillian Wright yw pennaeth tîm gwyddonol Ewropeaidd MIRI.
Alistair Glasse o ATC, DU yw Gwyddonydd Offeryn MIRI a Michael Ressler yw Gwyddonydd Prosiect yr Unol Daleithiau yn JPL.Laszlo Tamas o ATC y DU sy'n rhedeg yr Undeb Ewropeaidd.Arweiniwyd a rheolwyd datblygiad y cryocooler MIRI gan JPL mewn cydweithrediad â Chanolfan Hedfan Ofod Goddard NASA yn Greenbelt, California, a Northrop Grumman yn Redondo Beach, Maryland.