Inĝenieroj faras "akcepton" de la mez-infraruĝa instrumento de la Kosmoteleskopo James Webb ĉe la Goddard Space Flight Center de NASA post foriro el Britio.
JPL-flugteknikistoj Johnny Melendez (dekstre) kaj Joe Mora inspektas la MIRI-kriofridilon antaŭ ekspedado de ĝi al Northrop Grumman en Redondo Beach, Kalifornio. Tie, la malvarmigilo estas fiksita al la korpo de la Webb-teleskopo.
Ĉi tiu parto de la MIRI-instrumento, vidita ĉe Appleton Laboratory en Rutherford, UK, enhavas infraruĝajn detektilojn. La kriomalvarmigilo situas for de la detektilo ĉar ĝi funkcias ĉe pli alta temperaturo. Tubo portanta malvarman heliumon ligas la du sekciojn.
MIRI (maldekstre) sidas sur ekvilibrotrabo ĉe Northrop Grumman en Redondo Beach dum inĝenieroj prepariĝas uzi supran gruon por alkroĉi ĝin al la Integrated Scientific Instrument Module (ISIM). La ISIM estas la kerno de Webb, la kvar sciencinstrumentoj kiuj enhavas la teleskopon.
Antaŭ ol la MIRI-instrumento - unu el la kvar sciencaj instrumentoj sur la observatorio - povas funkcii, ĝi devas esti malvarmigita al preskaŭ la plej malvarma temperaturo kiun la materio povas atingi.
Kosmoteleskopo James Webb de NASA, planita lanĉo la 24-an de decembro, estas la plej granda spaca observatorio en la historio, kaj ĝi havas same timigan taskon: kolekti infraruĝan lumon el malproksimaj anguloj de la universo, permesante al sciencistoj esplori la strukturon kaj originojn de la universo. Nia universo kaj nia loko en ĝi.
Multaj kosmaj objektoj — inkluzive de steloj kaj planedoj, kaj la gaso kaj polvo el kiuj ili formiĝas — elsendas infraruĝan lumon, foje nomatan termika radiado. Sed ankaŭ la plej multaj aliaj varmaj objektoj, kiel panrostiloj, homoj, kaj elektroniko. Tio signifas, ke la kvar infraruĝaj instrumentoj de Webb povas detekti sian propran infraruĝan lumon. Por redukti ĉi tiujn emisiojn, la instrumento devas esti tre malvarma —382 °C (ĉirkaŭ 40 °C). 33 celsiusgradoj).Sed por funkcii ĝuste, la detektiloj ene de la mez-infraruĝa instrumento, aŭ MIRI, devas plimalvarmiĝi: sub 7 Kelvin (minus 448 gradoj Fahrenheit, aŭ minus 266 celsiusgradoj).
Tio estas nur kelkaj gradoj super absoluta nulo (0 Kelvino) - la plej malvarma temperaturo teorie ebla, kvankam ĝi neniam estas fizike atingebla ĉar ĝi reprezentas la kompletan foreston de iu varmo. (Tamen, MIRI ne estas la plej malvarma bildiga instrumento funkcianta en la spaco.)
Temperaturo estas esence mezuro de kiom rapide atomoj moviĝas, kaj krom detekti sian propran infraruĝan lumon, Webb-detektiloj povas esti ekigitaj de siaj propraj termikaj vibroj. MIRI detektas lumon en pli malalta energia intervalo ol la aliaj tri instrumentoj. Kiel rezulto, ĝiaj detektiloj estas pli sentemaj al termikaj vibroj. Ĉi tiuj nedezirataj signaloj estas kion astronomoj nomas "reto signalas" kaj ili ne povas detekti "malforti".
Post lanĉo, Webb deplojos tenis-kortejon-grandan vizieron kiu ŝirmas MIRI kaj aliajn instrumentojn de la varmo de la suno, permesante ilin malvarmigi pasive. Komencante proksimume 77 tagojn post lanĉo, la kriomalvarmigilo de MIRI daŭros 19 tagojn por redukti la temperaturon de la detektiloj de la instrumento al sub 7 Kelvinoj.
"Estas relative facile malvarmigi aferojn ĝis tiu temperaturo sur la Tero, ofte por sciencaj aŭ industriaj aplikoj," diris Konstantin Penanen, fakulo pri kriofridigiloj ĉe Jet Propulsion Laboratory de NASA en Suda Kalifornio., kiu administras la MIRI-instrumenton por NASA."Sed tiuj Ter-bazitaj sistemoj estas tre volumenaj kaj energie malefikaj.Por kosma observatorio, ni bezonas malvarmigilon, kiu estas fizike kompakta, energie efika, kaj ĝi devas esti tre fidinda ĉar ni ne povas eliri kaj ripari ĝin.Do ĉi tiuj estas la defioj, kiujn ni alfrontas., tiurilate, mi dirus, ke MIRI kriomalvarmigiloj estas certe ĉe la avangardo."
Unu el la sciencaj celoj de Webb estas studi la trajtojn de la unuaj steloj kiuj formiĝis en la universo.La preskaŭ-infraruĝa fotilo aŭ NIRCam-instrumento de Webb povos detekti ĉi tiujn ekstreme malproksimajn objektojn, kaj MIRI helpos sciencistojn konfirmi ke tiuj malfortaj lumfontoj estas aretoj de unuageneraciaj steloj, prefere ol duageneraciaj steloj kiuj formiĝis poste en galaksia evoluo.
Rigardante polvajn nubojn, kiuj estas pli dikaj ol preskaŭ-infraruĝaj instrumentoj, MIRI malkaŝos la naskiĝlokojn de steloj. Ĝi ankaŭ detektos molekulojn ofte trovitajn sur la Tero - kiel akvo, karbondioksido kaj metano, kaj ankaŭ molekulojn de rokaj mineraloj kiel silikatoj - en la malvarmetaj medioj ĉirkaŭ proksimaj steloj, kie planedoj povas formiĝi. ilin kiel glacio.
"Kombinante usonan kaj eŭropan kompetentecon, ni evoluigis MIRI kiel la potencon de Webb, kiu ebligos al astronomoj el la tuta mondo respondi grandajn demandojn pri kiel steloj, planedoj kaj galaksioj formiĝas kaj evoluas," diris Gillian Wright, kunĉefo de la scienca teamo de MIRI kaj eŭropa Ĉefesploristo por la instrumento ĉe la UK Astronomia Teknologia Centro (UK ATC).
La MIRI-kriomalvarmigilo uzas heliumgason—sufiĉe por plenigi ĉirkaŭ naŭ partiajn balonojn—por forporti varmon de la detektiloj de la instrumento.Du elektraj kompresoroj pumpas heliumon tra tubo kiu etendiĝas al kie la detektilo situas.La tubo kuras tra bloko el metalo kiu ankaŭ estas fiksita al la detektilo;la malvarmigita heliumo sorbas troan varmon de la bloko, tenante la funkciantan temperaturon de la detektilo sub 7 Kelvin.La varmigita (sed ankoraŭ malvarma) gaso tiam revenas al la kompresoro, kie ĝi forpelas la troan varmon, kaj la ciklo komenciĝas denove.Fundamente, la sistemo estas simila al tiu uzita en hejmaj fridujoj kaj klimatiziloj.
La tuboj, kiuj portas heliumon, estas faritaj el orkovrita neoksidebla ŝtalo kaj havas malpli ol unu dekonon de colo (2,5 mm) en diametro. Ĝi etendas ĉirkaŭ 30 futojn (10 metrojn) de la kompresoro situanta en la kosmoŝipo busareo ĝis la MIRI-detektilo en la optika teleskopelemento situanta malantaŭ la mielĉelaro de la observatorio primaraj areoj nomitaj spegulo, paŭard, aŭ ligeblaj areoj. cked por lanĉo, la DTA estas kunpremita, iom kiel piŝto, por helpi instali la garditan observatorion en la protekton sur la supro de la raketo.Iam en la kosmo, la turo etendiĝos por apartigi la ĉambran temperaturan kosmoŝipbuson de la pli malvarmetaj optikaj teleskopinstrumentoj kaj permesi al la sunŝirmilo kaj teleskopo plene deploji.
Ĉi tiu animacio montras la idealan ekzekuton de la deplojo de la Kosmoteleskopo James Webb horojn kaj tagojn post lanĉo.La ekspansio de la centra deplojebla tur-asembleo pliigos la distancon inter la du partoj de la MIRI.Ili estas konektitaj per helikformaj tuboj kun malvarmigita heliumo.
Sed la plilongiga procezo postulas, ke la heliuma tubo estu etendita kun la disetendebla tur-asembleo.Do la tubo volvas kiel risorto, tial la inĝenieroj de MIRI moknomis ĉi tiun parton de la tubo "Slinky".
"Estas iuj defioj labori pri sistemo, kiu ampleksas plurajn regionojn de la observatorio," diris Analyn Schneider, administranto de la programo JPL MIRI.“Ĉi tiuj malsamaj regionoj estas gviditaj de malsamaj organizoj aŭ centroj, inkluzive de Northrop Grumman kaj la Goddard Space Flight Center de Usono, ni devas paroli kun ĉiuj.Ne ekzistas alia aparataro sur la teleskopo kiu devas fari tion, do ĝi estas defio unika por MIRI.Ĝi certe estis longa vico por MIRI-kriomalvarmigiloj, kaj ni pretas vidi ĝin en la spaco."
La Kosmoteleskopo James Webb lanĉos en 2021 kiel la ĉefa observatorio de la kosmoscienco de la mondo.Webb malimplikos la misterojn de nia sunsistemo, rigardos al malproksimaj mondoj ĉirkaŭ aliaj steloj, kaj esploros la misterajn strukturojn kaj originojn de nia universo kaj nia loko. Webb estas internacia iniciato gvidata de NASA kaj ĝiaj partneroj ESA (Eŭropa Kosma Agentejo) kaj la Kanada Kosma Agentejo.
MIRI estis evoluigita per 50-50 partnereco inter NASA kaj ESA (Eŭropa Kosma Agentejo).JPL gvidas la usonan penadon por MIRI, kaj multnacia konsorcio de eŭropaj astronomiaj institutoj kontribuas al ESA.George Rieke de la Universitato de Arizono estas la usona sciencteama gvidanto de MIRI.Gillian Wright estas la estro de la eŭropa scienca teamo de MIRI.
Alistair Glasse de ATC, UK estas MIRI Instrument Scientist kaj Michael Ressler estas usona Projekto-Sciencisto ĉe JPL.Laszlo Tamas de la UK ATC kuras la Eŭropan Union.La evoluo de la MIRI-kriofridigilo estis gvidita kaj administrita fare de JPL en kunlaboro kun Goddard Space Flight Center de NASA en Greenbelt, Marilando, kaj Northrop Grumman, Kalifornio en Redondondo Grumman, Kalifornio.