Инженерите спроведуваат „прифаќање“ на средно-инфрацрвениот инструмент на вселенскиот телескоп Џејмс Веб во Центарот за вселенски летови Годард на НАСА по заминувањето од ОК.
Летските техничари на JPL, Џони Мелендез (десно) и Џо Мора го проверуваат криоладилникот MIRI пред да го испратат до Нортроп Груман во Редондо Бич, Калифорнија. Таму, ладилникот е прикачен на телото на телескопот Веб.
Овој дел од инструментот MIRI, виден во лабораторијата Еплтон во Радерфорд, Обединетото Кралство, содржи инфрацрвени детектори. Криоколадилот се наоѓа подалеку од детекторот бидејќи работи на повисока температура. Цевката што носи ладен хелиум ги поврзува двата дела.
MIRI (лево) седи на рамнотежен зрак во Нортроп Груман во Редондо Бич додека инженерите се подготвуваат да употребат надземен кран за да го прикачат на интегрираниот научен модул за инструменти (ISIM). ISIM е јадрото на Веб, четирите научни инструменти во кои се наоѓа телескопот.
Пред инструментот MIRI - еден од четирите научни инструменти на опсерваторијата - да може да работи, мора да се олади до скоро најстудената температура што може да ја достигне материјата.
Вселенскиот телескоп Џејмс Веб на НАСА, планиран за лансирање на 24 декември, е најголемата вселенска опсерваторија во историјата и има подеднакво застрашувачка задача: собира инфрацрвена светлина од далечните агли на универзумот, дозволувајќи им на научниците да ја испитаат структурата и потеклото на универзумот. Нашиот универзум и нашето место во него.
Многу космички објекти - вклучувајќи ги ѕвездите и планетите, и гасот и прашината од кои се формираат - емитуваат инфрацрвена светлина, понекогаш наречена термална радијација. 233 степени Целзиусови). Но, за да функционираат правилно, детекторите во средно-инфрацрвениот инструмент, или MIRI, мора да станат постудени: под 7 Келвини (минус 448 степени Целзиусови, или минус 266 степени Целзиусови).
Тоа е само неколку степени над апсолутната нула (0 Келвини) - најстудената температура теоретски можна, иако никогаш не е физички достапна затоа што претставува целосно отсуство на каква било топлина. (Сепак, MIRI не е најстудениот инструмент за снимање што работи во вселената.)
Температурата во суштина е мерка за тоа колку брзо се движат атомите, а покрај детектирањето на сопствената инфрацрвена светлина, Webb детекторите можат да се активираат и од нивните сопствени термални вибрации. MIRI детектира светлина во понизок енергетски опсег од другите три инструменти. Како резултат на тоа, неговите детектори се почувствителни на термални вибрации.
По лансирањето, Веб ќе постави визир со големина на тениско игралиште што ги штити MIRI и другите инструменти од сончевата топлина, овозможувајќи им да се ладат пасивно. Почнувајќи околу 77 дена по лансирањето, на криоладилникот на MIRI ќе му требаат 19 дена за да ја намали температурата на детекторите на инструментот на под 7 Келвини.
„Релативно е лесно да се оладат работите до таа температура на Земјата, често за научни или индустриски примени“, рече Константин Пенанен, експерт за криоладилници во лабораторијата за млазен погон на НАСА во Јужна Калифорнија., кој управува со инструментот MIRI за НАСА.“ Но, тие системи базирани на Земјата се многу обемни и енергетски неефикасни.За вселенска опсерваторија ни треба ладилник кој е физички компактен, енергетски ефикасен и мора да биде многу сигурен бидејќи не можеме да излеземе и да го поправиме.Значи, ова се предизвиците со кои се соочуваме., во тој поглед, би рекол дека криоладилниците MIRI се дефинитивно во првите редови“.
Една од научните цели на Веб е да ги проучува својствата на првите ѕвезди кои се формирале во универзумот. Близу инфрацрвената камера на Веб или инструментот NIRCam ќе може да ги детектира овие екстремно далечни објекти, а МИРИ ќе им помогне на научниците да потврдат дека овие слаби извори на светлина се јата на ѕвезди од првата генерација, наместо ѕвезди од втората генерација во подоцнежна еволуција.
Гледајќи ги облаците од прашина кои се подебели од блиските инфрацрвени инструменти, MIRI ќе ги открие родните места на ѕвездите. Исто така, ќе открие молекули кои вообичаено се наоѓаат на Земјата - како што се вода, јаглерод диоксид и метан, како и молекули на карпести минерали како силикати - во студените средини околу блиските ѕвезди, каде што овие планети се пожешки во инструментите за формирање на моли. средини, додека MIRI може да ги гледа како мраз.
„Со комбинирање на американската и европската експертиза, го развивме MIRI како моќ на Веб, што ќе им овозможи на астрономите од целиот свет да одговорат на големите прашања за тоа како ѕвездите, планетите и галаксиите се формираат и еволуираат“, рече Џилијан Рајт, ко-водач на научниот тим MIRI и европски главен истражувач за инструментот во UK Astronom Technology Centre (AUKTC).
Криокулерот MIRI користи гас од хелиум - доволно за да наполни околу девет партиски балони - за да ја однесе топлината подалеку од детекторите на инструментот. Два електрични компресори пумпаат хелиум низ цевка која се протега до местото каде што се наоѓа детекторот. Цевката поминува низ метален блок кој исто така е прикачен на детекторот;оладениот хелиум ја апсорбира вишокот топлина од блокот, одржувајќи ја работната температура на детекторот под 7 Келвини. Загреаниот (но сепак ладен) гас потоа се враќа во компресорот, каде што ја исфрла вишокот топлина и циклусот започнува повторно. Во основа, системот е сличен на оној што се користи во фрижидерите и климатизерите за домаќинствата.
Цевките што носат хелиум се направени од позлатен нерѓосувачки челик и се со дијаметар помал од една десетина од инч (2,5 мм). Се протегаат на околу 30 стапки (10 метри) од компресорот лоциран во областа на автобусот на вселенскиот брод до детекторот MIRI во елементот на оптичкиот телескоп кој се наоѓа зад опсерваторијата што може да се склопи, наречен примарен огледало. области.Кога е спакувана за лансирање, DTA е компресирана, малку како клип, за да помогне во инсталирањето на складираната опсерваторија во заштитата на врвот на ракетата. Штом ќе се најде во вселената, кулата ќе се прошири за да го оддели автобусот на вселенското летало на собна температура од поладните оптички инструменти на телескопот и да дозволи сензорот и телескопот целосно да се активираат.
Оваа анимација го прикажува идеалното извршување на распоредувањето на вселенскиот телескоп Џејмс Веб неколку часа и денови по лансирањето. Проширувањето на склопот на централната кула што може да се распореди ќе го зголеми растојанието помеѓу двата дела на MIRI. Тие се поврзани со спирални цевки со ладен хелиум.
Но, процесот на издолжување бара хелиумската цевка да се прошири со склопот на кулата што може да се прошири. Така, цевката се намотува како пружина, поради што инженерите на MIRI го нарекоа овој дел од цевката „Слинки“.
„Постојат некои предизвици во работата на систем кој опфаќа повеќе региони на опсерваторијата“, рече Аналин Шнајдер, програмски менаџер на JPL MIRI.„Овие различни региони се предводени од различни организации или центри, вклучувајќи ги Нортроп Груман и Центарот за вселенски летови на американската НАСА Годард, мораме да разговараме со сите.Нема друг хардвер на телескопот што треба да го направи тоа, па затоа е предизвик единствен за MIRI.Дефинитивно беше долга колона за патот на криоладилниците MIRI и ние сме подготвени да го видиме во вселената“.
Вселенскиот телескоп Џејмс Веб ќе биде лансиран во 2021 година како врвна опсерваторија за вселенска наука во светот. Веб ќе ги разоткрие мистериите на нашиот Сончев систем, ќе погледне во далечните светови околу другите ѕвезди и ќе ги истражува мистериозните структури и потеклото на нашиот универзум и нашето место.
MIRI беше развиен преку партнерство од 50-50 помеѓу НАСА и ЕСА (Европска вселенска агенција).
Алистер Глас од ATC, Велика Британија е научник за инструменти MIRI и Мајкл Реслер е американски проект научник во JPL. Ласло Тамас од Обединетото Кралство ATC е одговорен за Европската Унија.