Pēc izbraukšanas no Apvienotās Karalistes inženieri veic Džeimsa Veba kosmosa teleskopa vidējā infrasarkanā instrumenta "pieņemšanu" NASA Godāras kosmosa lidojumu centrā.
JPL lidojumu tehniķi Džonijs Melendezs (pa labi) un Džo Mora pārbauda MIRI kriodzesētāju pirms nosūtīšanas uz Northrop Grumman Redondo pludmalē, Kalifornijā. Tur dzesētājs ir piestiprināts pie Webb teleskopa korpusa.
Šajā MIRI instrumenta daļā, kas ir redzama Appleton laboratorijā Raterfordā, Apvienotajā Karalistē, ir infrasarkanie detektori. Krio dzesētājs atrodas tālāk no detektora, jo tas darbojas augstākā temperatūrā. Caurule, kurā ir auksts hēlijs, savieno abas sekcijas.
MIRI (pa kreisi) atrodas uz līdzsvara stara Northrop Grumman pilsētā Redondo pludmalē, kamēr inženieri gatavojas izmantot augšējo celtni, lai to pievienotu integrētajam zinātnisko instrumentu modulim (ISIM). ISIM ir Veba kodols, četri zinātnes instrumenti, kuros atrodas teleskops.
Lai MIRI instruments — viens no četriem observatorijas zinātniskajiem instrumentiem — varētu darboties, tas ir jāatdzesē līdz gandrīz aukstākajai temperatūrai, kādu var sasniegt viela.
NASA Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, kuru paredzēts palaist 24. decembrī, ir lielākā kosmosa observatorija vēsturē, un tam ir tikpat biedējošs uzdevums: savākt infrasarkano staru no tālajiem Visuma stūriem, ļaujot zinātniekiem izpētīt Visuma uzbūvi un izcelsmi. Mūsu Visums un mūsu vieta tajā.
Daudzi kosmiskie objekti, tostarp zvaigznes un planētas, kā arī gāze un putekļi, no kuriem tie veidojas, izstaro infrasarkano gaismu, ko dažkārt sauc par termisko starojumu. Taču tāpat ir vairums citu siltu objektu, piemēram, tosteri, cilvēki un elektronika. Tas nozīmē, ka Veba četri infrasarkanie instrumenti var noteikt paši savu infrasarkano gaismu. Lai samazinātu šīs emisijas, instrumentam ir jābūt ļoti aukstam (apmēram 8 grādi pēc Celvīna 3mins3mins30. sius).Bet, lai darbotos pareizi, detektoriem vidējā infrasarkanā instrumenta jeb MIRI iekšpusē jābūt vēsākam: zem 7 Kelvina (mīnus 448 grādi pēc Fārenheita vai mīnus 266 grādi pēc Celsija).
Tas ir tikai dažus grādus virs absolūtās nulles (0 Kelvina) — teorētiski iespējamā aukstākā temperatūra, lai gan tā nekad nav fiziski sasniedzama, jo tā ir pilnīga siltuma neesamība. (Tomēr MIRI nav aukstākais attēlveidošanas instruments, kas darbojas kosmosā.)
Temperatūra būtībā ir atomu kustības ātruma mērs, un Webb detektorus var iedarbināt ne tikai pašu infrasarkanā gaisma, bet arī to termiskās vibrācijas. MIRI nosaka gaismu zemākā enerģijas diapazonā nekā pārējie trīs instrumenti. Līdz ar to tā detektori ir jutīgāki pret termiskām vibrācijām. Šos nevēlamos signālus astronomi var saukt par "oversignal web", un viņi mēģina uztvert pārāk lielu troksni.
Pēc palaišanas Vebs izvietos tenisa laukuma izmēra vizieri, kas pasargā MIRI un citus instrumentus no saules siltuma, ļaujot tiem pasīvi atdzist. Aptuveni 77 dienas pēc palaišanas MIRI kriodzesētājam būs nepieciešamas 19 dienas, lai samazinātu instrumenta detektoru temperatūru līdz 7 kelviniem.
"Ir samērā viegli atdzesēt lietas līdz šai temperatūrai uz Zemes, bieži vien zinātniskiem vai rūpnieciskiem lietojumiem," sacīja Konstantīns Penanens, NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas eksperts Dienvidkalifornijā., kas pārvalda NASA MIRI instrumentu.” Taču šīs uz Zemes balstītās sistēmas ir ļoti apjomīgas un energoefektīvas.Kosmosa observatorijai mums ir nepieciešams dzesētājs, kas ir fiziski kompakts, energoefektīvs, un tam ir jābūt ļoti uzticamam, jo ​​mēs nevaram iziet un to salabot.Tātad šie ir izaicinājumi, ar kuriem mēs saskaramies., šajā ziņā es teiktu, ka MIRI kriodzesētāji noteikti ir priekšgalā.
Viens no Veba zinātniskajiem mērķiem ir izpētīt pirmo zvaigžņu īpašības, kas radušās Visumā. Webba tuvās infrasarkanās kameras jeb NIRCam instruments spēs noteikt šos ārkārtīgi attālos objektus, un MIRI palīdzēs zinātniekiem apstiprināt, ka šie vājie gaismas avoti ir pirmās paaudzes zvaigžņu kopas, nevis otrās paaudzes zvaigznes, kas veidojās vēlākā evolūcijas procesā.
Aplūkojot putekļu mākoņus, kas ir biezāki par tuvās infrasarkanajiem instrumentiem, MIRI atklās zvaigžņu dzimšanas vietas.Tā arī atklās uz Zemes bieži sastopamās molekulas, piemēram, ūdeni, oglekļa dioksīdu un metānu, kā arī akmeņainu minerālu molekulas, piemēram, silikātus, vēsā vidē ap tuvējām zvaigznēm, kur šīs planētas var veidoties labāk, jo tās var labāk uztvert infrasarkanos instrumentus. MIRI tos var redzēt kā ledu.
"Apvienojot ASV un Eiropas zināšanas, mēs esam izstrādājuši MIRI kā Webb spēku, kas ļaus astronomiem no visas pasaules atbildēt uz lieliem jautājumiem par to, kā veidojas un attīstās zvaigznes, planētas un galaktikas," sacīja Džiliana Raita, MIRI zinātnes komandas līdzvadītāja un Eiropas galvenā pētniece Apvienotās Karalistes Astronomijas tehnoloģiju centrā (ATC Technology Center).
MIRI kriodzesētājā tiek izmantota hēlija gāze — pietiekami, lai piepildītu aptuveni deviņus ballīšu balonus —, lai pārnestu siltumu prom no instrumenta detektoriem.Divi elektriskie kompresori sūknē hēliju caur cauruli, kas stiepjas līdz detektora atrašanās vietai. Caurule iet cauri metāla blokam, kas arī ir pievienots detektoram;atdzesētais hēlijs absorbē lieko siltumu no bloka, saglabājot detektora darba temperatūru zem 7 kelviniem.Sasildītā (bet joprojām aukstā) gāze pēc tam atgriežas kompresorā, kur tā izvada lieko siltumu, un cikls sākas no jauna. Būtībā sistēma ir līdzīga tai, ko izmanto sadzīves ledusskapjos un gaisa kondicionieros.
Caurules, kas pārvadā hēliju, ir izgatavotas no apzeltīta nerūsējošā tērauda, ​​un to diametrs ir mazāks par vienu desmitdaļu collas (2,5 mm). Tas stiepjas apmēram 30 pēdas (10 metri) no kompresora, kas atrodas kosmosa kuģa kopnes zonā, līdz MIRI detektoram optiskā teleskopa elementā, kas atrodas aiz observatorijas šūnveida iesaiņojuma, ko sauc par savienojamām vietām, ko sauc par primāro spoguli. palaišanas laikā DTA ir saspiests, mazliet kā virzulis, lai palīdzētu uzstādīt noglabāto observatoriju raķetes augšpusē esošajā aizsardzībā. Nonākot kosmosā, tornis izstiepsies, lai atdalītu telpas temperatūras kosmosa kuģa kopni no dzesētāja optiskā teleskopa instrumentiem un ļautu saulessargam un teleskopam pilnībā izvietoties.
Šī animācija parāda ideālu Džeimsa Veba kosmiskā teleskopa izvietošanas izpildi stundas un dienas pēc palaišanas. Centrālā izvietojamā torņa bloka paplašināšana palielinās attālumu starp abām MIRI daļām. Tās ir savienotas ar spirālveida caurulēm ar atdzesētu hēliju.
Taču pagarināšanas procesā hēlija caurule ir jāpagarina ar paplašināmo torņa bloku. Tātad caurule tinās kā atspere, tāpēc MIRI inženieri šo caurules daļu nosauca par “Slinky”.
"Strādājot pie sistēmas, kas aptver vairākus observatorijas reģionus, ir daži izaicinājumi," sacīja Analina Šneidere, JPL MIRI programmas vadītāja.“Šos dažādos reģionus vada dažādas organizācijas vai centri, tostarp Northrop Grumman un ASV NASA Godāras kosmosa lidojumu centrs, mums ir jārunā ar visiem.Teleskopā nav citas aparatūras, kurai tas būtu jādara, tāpēc tas ir unikāls MIRI izaicinājums.Tā noteikti ir bijusi gara rinda uz MIRI kriodzesētāju ceļu, un mēs esam gatavi to redzēt kosmosā.
Džeimsa Veba kosmiskais teleskops tiks palaists 2021. gadā kā pasaules vadošā kosmosa zinātnes observatorija. Vebs atklās mūsu Saules sistēmas noslēpumus, aplūkos tālu pasaules ap citām zvaigznēm un izpētīs mūsu Visuma un mūsu vietas noslēpumainās struktūras un izcelsmi. Webb ir starptautiska iniciatīva, ko vada NASA un tās partneri ESA (European Space Agency) Eiropas Kosmosa aģentūra.
MIRI tika izstrādāts, 50-50 partnerībā starp NASA un ESA (Eiropas Kosmosa aģentūru).JPL vada ASV centienus MIRI jomā, un daudznacionāls Eiropas astronomijas institūtu konsorcijs sniedz ieguldījumu ESA. Džordžs Rīke no Arizonas Universitātes ir MIRI ASV zinātnes komandas vadītājs. Džiliana Raita ir Eiropas zinātniskās komandas vadītājs.
Alisters Glāss no ATC, Apvienotās Karalistes, ir MIRI instrumentu zinātnieks un Maikls Reslers ir ASV projektu zinātnieks JPL.Laszlo Tamas no Apvienotās Karalistes ATC vada Eiropas Savienību. MIRI kriodzesētāja izstrādi vadīja un pārvaldīja JPL sadarbībā ar NASA Goddardbīčas Kosmosa lidojumu centru Grīnbeltā, Kalifornijā, Merilendā, un Northonrop Grumman Beach.