Инжењери обављају „прихватање“ средњег инфрацрвеног инструмента свемирског телескопа Јамес Вебб у НАСА-ином центру за свемирске летове Годард након одласка из Велике Британије.
ЈПЛ техничари за летење Џони Мелендез (десно) и Џо Мора прегледају МИРИ криохладњак пре него што га испоруче у Нортхроп Грумман у Редондо Бичу у Калифорнији. Тамо је хладњак причвршћен за тело Веб телескопа.
Овај део МИРИ инструмента, виђен у Апплетон лабораторији у Рутхерфорду, УК, садржи инфрацрвене детекторе. Криохладњак се налази даље од детектора јер ради на вишој температури. Цев која носи хладни хелијум повезује два дела.
МИРИ (лево) седи на балансној греди у Нортроп Груману у Редондо Бичу док се инжењери припремају да користе мостну дизалицу да је прикаче на модул интегрисаног научног инструмента (ИСИМ). ИСИМ је Вебово језгро, четири научна инструмента у којима се налази телескоп.
Пре него што МИРИ инструмент - један од четири научна инструмента на опсерваторији - може да ради, мора да се охлади на скоро најхладнију температуру коју материја може да постигне.
НАСА-ин свемирски телескоп Џејмс Веб, који би требало да буде лансиран 24. децембра, највећа је свемирска опсерваторија у историји, и има подједнако застрашујући задатак: прикупљање инфрацрвене светлости из удаљених углова универзума, омогућавајући научницима да испитају структуру и порекло универзума. Наш универзум и наше место у њему.
Многи космички објекти — укључујући звезде и планете, као и гас и прашину од којих се формирају — емитују инфрацрвено светло, које се понекад назива топлотно зрачење. Али исто тако је и већина других топлих објеката, попут тостера, људи и електронике. То значи да Вебова четири инфрацрвена инструмента могу да детектују сопствену инфрацрвену светлост. Да би смањили ове емисије, инструмент мора да буде веома хладан на мин. минус 233 степена Целзијуса). Али да би правилно функционисали, детектори унутар средњег инфрацрвеног инструмента, или МИРИ, морају да постану хладнији: испод 7 Келвина (минус 448 степени Фаренхајта, или минус 266 степени Целзијуса).
То је само неколико степени изнад апсолутне нуле (0 Келвина) – најхладнија температура теоретски могућа, иако никада није физички достижна јер представља потпуно одсуство топлоте. (Међутим, МИРИ није најхладнији инструмент за снимање који ради у свемиру.)
Температура је у суштини мера брзине кретања атома, а поред детекције сопственог инфрацрвеног светла, Веб детектори се могу покренути сопственим термичким вибрацијама. МИРИ детектује светлост у нижем енергетском опсегу од остала три инструмента. Као резултат тога, његови детектори су осетљивији на топлотне вибрације. Ови нежељени сигнали су оно што астрономи називају "не могу да открију сигнал преко Веба".
Након лансирања, Веб ће поставити визир величине тениског терена који штити МИРИ и друге инструменте од сунчеве топлоте, омогућавајући им да се пасивно охладе. Отприлике 77 дана након лансирања, МИРИ-јевом криохладњаку ће бити потребно 19 дана да смањи температуру детектора инструмента на испод 7 Келвина.
„Релативно је лако расхладити ствари до те температуре на Земљи, често за научне или индустријске примене“, рекао је Константин Пенанен, стручњак за криохлађење у НАСА-иној лабораторији за млазни погон у јужној Калифорнији., који управља инструментом МИРИ за НАСА.” Али ти системи засновани на Земљи су веома гломазни и енергетски неефикасни.За свемирску опсерваторију, потребан нам је хладњак који је физички компактан, енергетски ефикасан и мора бити високо поуздан јер не можемо изаћи и поправити га.Дакле, ово су изазови са којима се суочавамо., у том погледу, рекао бих да су МИРИ криохладњаци дефинитивно у првом плану.”
Један од Вебових научних циљева је проучавање особина првих звезда које су настале у универзуму. Вебова блиска инфрацрвена камера или НИРЦам инструмент ће моћи да открије ове изузетно удаљене објекте, а МИРИ ће помоћи научницима да потврде да су ови слаби извори светлости јата звезда прве генерације, а не звезда друге генерације која је настала касније у галаксији.
Посматрајући облаке прашине који су дебљи од инфрацрвених инструмената, МИРИ ће открити места рођења звезда. Такође ће детектовати молекуле који се обично налазе на Земљи — као што су вода, угљен-диоксид и метан, као и молекуле камених минерала као што су силикати — у хладним срединама око оближњих звезда, где се ови планети могу формирати боље као што су ови мол-планетати у бољем окружењу. с, док МИРИ може да их види као лед.
„Комбинујући америчку и европску експертизу, развили смо МИРИ као моћ Веба, која ће омогућити астрономима из целог света да одговоре на велика питања о томе како се звезде, планете и галаксије формирају и еволуирају“, рекла је Џилијан Рајт, ко-водитељ МИРИ научног тима и европски главни истраживач за инструмент у УК АТЦ технолошком центру (УК АТЦ).
МИРИ криохладњак користи гас хелијума — довољан да напуни око девет балона за забаву — да однесе топлоту од детектора инструмента. Два електрична компресора пумпају хелијум кроз цев која се протеже до места где се детектор налази. Цев пролази кроз блок метала који је такође причвршћен за детектор;охлађени хелијум апсорбује вишак топлоте из блока, одржавајући радну температуру детектора испод 7 Келвина. Загрејани (али још увек хладан) гас се затим враћа у компресор, одакле избацује вишак топлоте и циклус почиње поново. У основи, систем је сличан оном који се користи у фрижидерима и клима уређајима у домаћинству.
Цеви које преносе хелијум су направљене од позлаћеног нерђајућег челика и пречника су мање од једне десетине инча (2,5 мм). Протеже се око 30 стопа (10 метара) од компресора који се налази у зони сабирнице свемирске летелице до МИРИ детектора у елементу оптичког телескопа који се налази иза склопа саћа опсерваторије названог примарног огледала, две области које се могу повезати са примарним огледалом. спакована за лансирање, ДТА је компримована, помало као клип, како би се помогла инсталација одложене опсерваторије у заштиту на врху ракете. Једном у свемиру, торањ ће се проширити како би одвојио сабирницу летелице на собној температури од инструмената хладнијег оптичког телескопа и омогућио да се сунцобран и телескоп потпуно покрену.
Ова анимација приказује идеално извршење примене свемирског телескопа Џејмс Веб сатима и данима након лансирања. Проширење склопа централног торња који се може поставити повећаће растојање између два дела МИРИ-ја. Они су повезани спиралним цевима са охлађеним хелијумом.
Али процес издуживања захтева да се хелијумска цев продужи помоћу склопа торња који се може проширити. Дакле, цев се намотава као опруга, због чега су МИРИ инжењери назвали овај део цеви „Слинки“.
„Постоје неки изазови у раду на систему који обухвата више региона опсерваторије“, рекла је Аналин Шнајдер, менаџер програма ЈПЛ МИРИ.„Ове различите регије воде различите организације или центри, укључујући Нортхроп Грумман и амерички НАСА-ин центар за свемирске летове Годард, морамо разговарати са свима.Не постоји други хардвер на телескопу који то треба да уради, тако да је то изазов јединствен за МИРИ.Дефинитивно је био дугачак ред за пут МИРИ криохладњака, и спремни смо да га видимо у свемиру.
Свемирски телескоп Џејмс Веб биће лансиран 2021. године као прва светска опсерваторија за науку о свемиру. Веб ће открити мистерије нашег Сунчевог система, погледати у удаљене светове око других звезда и истражити мистериозне структуре и порекло нашег универзума и нашег места. Веб је међународна иницијатива коју предводе НАСА и њени партнери Спаце ЕСА (Европска агенција за свемирске канале).
МИРИ је развијен кроз 50-50 партнерство између НАСА-е и ЕСА (Европске свемирске агенције). ЈПЛ предводи америчке напоре за МИРИ, а мултинационални конзорцијум европских астрономских института доприноси ЕСА. Џорџ Рике са Универзитета Аризона је вођа МИРИ-јевог америчког научног тима. Гилијан Рајт је шеф европског научног тима МИРИ.
Алистаир Глассе из АТЦ-а, УК је научник за инструменте МИРИ, а Мицхаел Ресслер је амерички пројектни научник у ЈПЛ-у. Ласло Тамас из британског АТЦ-а води Европску унију. Развој МИРИ криохладњака водио је и управљао ЈПЛ у сарадњи са НАСА-иним центром Годдард Спаце Флигхти у Греенбелту, у Северној Калифорнији, у Северној Калифорнији.