Wahandisi wanafanya “kukubalika” kwa darubini ya anga ya juu ya James Webb katika Kituo cha Ndege cha NASA cha Goddard baada ya kuondoka Uingereza.
Mafundi wa ndege wa JPL Johnny Melendez (kulia) na Joe Mora wakikagua kifaa cha baridi cha MIRI kabla ya kukisafirisha hadi Northrop Grumman huko Redondo Beach, California. Huko, kifaa cha kupozea kimeunganishwa kwenye mwili wa darubini ya Webb.
Sehemu hii ya kifaa cha MIRI, inayoonekana katika Maabara ya Appleton huko Rutherford, Uingereza, ina vigunduzi vya infrared. Cryocooler iko mbali na kigunduzi kwa sababu inafanya kazi kwa joto la juu zaidi. Mrija unaobeba heliamu baridi huunganisha sehemu hizo mbili.
MIRI (kushoto) ameketi kwenye boriti ya mizani katika Northrop Grumman huko Redondo Beach wahandisi wanapojiandaa kutumia kreni ya juu ili kuiambatanisha na Moduli ya Ala Jumuishi ya Kisayansi (ISIM). ISIM ndio msingi wa Webb, ala nne za sayansi zinazohifadhi darubini.
Kabla ya chombo cha MIRI - mojawapo ya zana nne za sayansi kwenye chumba cha uchunguzi - inaweza kufanya kazi, lazima ipozwe hadi karibu joto la baridi zaidi ambalo dutu inaweza kufikia.
Darubini ya Anga ya NASA ya James Webb, iliyoratibiwa kuzinduliwa tarehe 24 Desemba, ndicho chombo kikubwa zaidi cha uchunguzi wa anga katika historia, na ina kazi kubwa sawa: kukusanya mwanga wa infrared kutoka pembe za mbali za ulimwengu, kuruhusu wanasayansi kuchunguza muundo na asili ya ulimwengu .Ulimwengu wetu na mahali petu ndani yake.
Vitu vingi vya ulimwengu - ikiwa ni pamoja na nyota na sayari, na gesi na vumbi ambavyo hutengenezwa - hutoa mwanga wa infrared, wakati mwingine huitwa mionzi ya joto. Lakini ndivyo vitu vingine vingi vya joto, kama vile toasters, binadamu, na umeme. Hiyo ina maana kwamba vyombo vinne vya infrared vya Webb vinaweza kutambua mwanga wao wenyewe wa infrared. Digrii 233 Selsiasi).Lakini ili kufanya kazi ipasavyo, vigunduzi vilivyo ndani ya kifaa cha infrared cha kati, au MIRI, lazima kiwe baridi zaidi: chini ya Kelvin 7 (minus 448 degrees Fahrenheit, au minus 266 degrees Celsius).
Hizo ni digrii chache tu juu ya sifuri kabisa (0 Kelvin) – halijoto ya baridi zaidi iwezekanavyo kinadharia, ingawa haipatikani kamwe kimwili kwa sababu inawakilisha kutokuwepo kabisa kwa joto lolote.(Hata hivyo, MIRI si chombo baridi zaidi cha kupiga picha kinachofanya kazi angani.)
Joto kimsingi ni kipimo cha jinsi atomi zinavyosonga kwa kasi, na pamoja na kugundua mwanga wao wa infrared, vigunduzi vya Webb vinaweza kuchochewa na mitetemo yao ya joto.MIRI hutambua mwanga katika masafa ya chini ya nishati kuliko vyombo vingine vitatu. Kwa sababu hiyo, vigunduzi vyake ni nyeti zaidi kwa mitetemo ya joto. Hizi ni ishara zisizohitajika na vipeperushi vya Wavuti. kujaribu kugundua.
Baada ya kuzinduliwa, Webb itatumia visor ya ukubwa wa korti ya tenisi ambayo itakinga MIRI na vyombo vingine kutokana na joto la jua, na hivyo kuviruhusu vipoe bila mpangilio. Kuanzia takriban siku 77 baada ya kuzinduliwa, kikojozi cha MIRI kitachukua siku 19 kupunguza joto la vigunduzi vya chombo hadi chini ya 7 Kelvin.
"Ni rahisi kiasi kupunguza halijoto hiyo Duniani, mara nyingi kwa matumizi ya kisayansi au ya kiviwanda," alisema Konstantin Penanen, mtaalamu wa cryocooler katika Maabara ya NASA ya Jet Propulsion Kusini mwa California., ambayo inasimamia chombo cha MIRI cha NASA.”Lakini mifumo hiyo inayotegemea Dunia ni mikubwa sana na haina nishati.Kwa kifaa cha kuchunguza anga, tunahitaji kibaridi ambacho ni cha kushikana kimwili, kinachotumia nishati, na lazima kiwe cha kutegemewa sana kwa sababu hatuwezi kutoka na kukirekebisha.Kwa hiyo hizi ndizo changamoto tunazokumbana nazo., katika suala hilo, ningesema MIRI cryocoolers bila shaka iko mstari wa mbele.”
Mojawapo ya malengo ya kisayansi ya Webb ni kusoma sifa za nyota za kwanza zilizoundwa katika ulimwengu.Kamera ya karibu ya infrared ya Webb au chombo cha NIRCam kitaweza kugundua vitu hivi vilivyo mbali sana, na MIRI itawasaidia wanasayansi kuthibitisha kwamba vyanzo hivi hafifu vya mwanga ni makundi ya nyota za kizazi cha kwanza, badala ya nyota za kizazi cha pili ambazo ziliundwa baadaye katika mageuzi.
Kwa kuangalia mawingu ya vumbi ambayo ni mazito kuliko ala za karibu za infrared, MIRI itafichua mahali nyota zilipozaliwa. Pia itatambua molekuli zinazopatikana kwa kawaida duniani - kama vile maji, kaboni dioksidi na methane, na vile vile molekuli za madini ya miamba kama vile silikati - katika mazingira ya baridi karibu na nyota zilizo karibu, ambapo sayari zinaweza kuunda. Molekuli za karibu na infrared kama MIRI hutambua mazingira kama vile mivuke ya infrared, MIRI hutazama mazingira bora zaidi. wao kama barafu.
"Kwa kuchanganya utaalamu wa Marekani na Ulaya, tumeunda MIRI kama nguvu ya Webb, ambayo itawawezesha wanaastronomia kutoka duniani kote kujibu maswali makubwa kuhusu jinsi nyota, sayari na galaksi zinavyounda na kubadilika," alisema Gillian Wright, kiongozi mwenza wa timu ya sayansi ya MIRI na Mpelelezi Mkuu wa Ulaya wa chombo hicho katika Kituo cha Teknolojia ya Astronomia cha Uingereza (UK).
Cryocooler ya MIRI hutumia gesi ya heliamu—inayotosha kujaza takriban puto tisa za karamu—ili kubeba joto kutoka kwa vigunduzi vya chombo hicho. Vifinyizi viwili vya umeme husukuma heliamu kupitia mrija unaoenea hadi mahali ambapo kigunduzi kinapatikana.Bomba hupitia kizuizi cha chuma ambacho pia kimeunganishwa kwenye kigunduzi;heliamu kilichopozwa huchukua joto la ziada kutoka kwenye kizuizi, kuweka joto la uendeshaji wa detector chini ya 7 Kelvin. Gesi yenye joto (lakini bado ni baridi) kisha inarudi kwenye compressor, ambapo hufukuza joto la ziada, na mzunguko huanza tena.Kimsingi, mfumo huo ni sawa na ule unaotumiwa katika friji za kaya na viyoyozi.
Mabomba yanayobeba heliamu yametengenezwa kwa chuma cha pua kilichopandikizwa kwa dhahabu na ni kipenyo cha chini ya theluthi moja ya inchi (milimita 2.5). Inaenea takriban futi 30 (mita 10) kutoka kwa compressor iliyoko katika eneo la basi la chombo hadi kwenye kigunduzi cha MIRI katika kipengele cha darubini ya macho kilicho nyuma ya sehemu ya asali ya angalizi inayoitwa DHardwable, huunganisha sehemu za msingi za asali ya DHardwable huunganisha sehemu ya msingi ya asali ya D. imefungwa kwa ajili ya kuzinduliwa, DTA inabanwa, kama pistoni, ili kusaidia kusakinisha chumba cha uchunguzi kilichowekwa ndani ya ulinzi ulio juu ya roketi. Mara tu ukiwa angani, mnara huo utapanuliwa ili kutenganisha basi la anga ya juu ya chumba kutoka kwa vyombo vya darubini ya baridi ya macho na kuruhusu miale ya jua na darubini kutumwa kikamilifu.
Uhuishaji huu unaonyesha utekelezaji bora wa saa na siku za kupelekwa kwa Darubini ya Nafasi ya James Webb baada ya kuzinduliwa.Upanuzi wa mkusanyiko wa mnara wa kati unaoweza kupelekwa utaongeza umbali kati ya sehemu mbili za MIRI.Zimeunganishwa na mirija ya helical yenye heliamu iliyopozwa.
Lakini mchakato wa kurefusha urefu unahitaji bomba la heliamu kuongezwa kwa kuunganisha mnara unaoweza kupanuliwa. Kwa hivyo mirija inajikunja kama chemchemi, ndiyo maana wahandisi wa MIRI waliipa sehemu hii ya bomba "Slinky".
"Kuna baadhi ya changamoto katika kufanya kazi kwenye mfumo unaozunguka maeneo mengi ya uchunguzi," Analyn Schneider, meneja wa programu wa JPL MIRI."Maeneo haya tofauti yanaongozwa na mashirika au vituo tofauti, ikiwa ni pamoja na Northrop Grumman na Kituo cha Ndege cha NASA cha Goddard cha Marekani, tunapaswa kuzungumza na kila mtu.Hakuna maunzi mengine kwenye darubini ambayo yanahitaji kufanya hivyo, kwa hivyo ni changamoto ya kipekee kwa MIRI.Hakika imekuwa mstari mrefu kwa barabara ya MIRI cryocoolers, na tuko tayari kuiona angani.”
Darubini ya anga ya James Webb itazinduliwa mwaka wa 2021 kama kituo kikuu cha uchunguzi wa sayansi ya anga duniani.Webb itafumbua mafumbo ya mfumo wetu wa jua, kutazama ulimwengu wa mbali karibu na nyota nyingine, na kuchunguza miundo na chimbuko la ajabu la ulimwengu wetu na mahali petu.Webb ni mpango wa kimataifa unaoongozwa na NASA na washirika wake Shirika la Anga za Juu la Canadina ESA (Cadina Spacedian Agency)
MIRI ilitengenezwa kupitia ushirikiano wa 50-50 kati ya NASA na ESA (Shirika la Anga la Ulaya).JPL inaongoza juhudi za Marekani kwa MIRI, na muungano wa kimataifa wa taasisi za astronomia za Ulaya unachangia ESA.George Rieke wa Chuo Kikuu cha Arizona ni kiongozi wa timu ya sayansi ya MIRI ya Marekani.Gillian Wright ni mkuu wa timu ya wanasayansi ya MIRI ya Ulaya.
Alistair Glasse wa ATC, Uingereza ni MIRI Instrument Scientist na Michael Ressler ni US Project Scientist katika JPL.Laszlo Tamas wa UK ATC anasimamia Umoja wa Ulaya.Uendelezaji wa MIRI cryocooler uliongozwa na kusimamiwa na JPL kwa ushirikiano na Goddard Space Flight Center huko Greenbelt, Maryland, California, Northro Beach, Maryland, Maryland.