انجینئرز برطانیہ سے روانگی کے بعد NASA کے گوڈارڈ اسپیس فلائٹ سینٹر میں جیمز ویب اسپیس ٹیلی سکوپ کے وسط اورکت والے آلے کی "قبولیت" کر رہے ہیں۔
JPL فلائٹ ٹیکنیشن جانی میلنڈیز (دائیں) اور جو مورا MIRI کرائیو کولر کو ریڈونڈو بیچ، کیلیفورنیا میں نارتھروپ گرومین بھیجنے سے پہلے اس کا معائنہ کر رہے ہیں۔ وہاں کولر ویب ٹیلی سکوپ کے جسم سے منسلک ہے۔
MIRI آلے کا یہ حصہ، جسے Rutherford، UK میں Appleton Laboratory میں دیکھا گیا ہے، انفراریڈ ڈیٹیکٹر پر مشتمل ہے۔ کرائیوکولر ڈیٹیکٹر سے دور واقع ہے کیونکہ یہ زیادہ درجہ حرارت پر کام کرتا ہے۔ ٹھنڈا ہیلیم لے جانے والی ایک ٹیوب دونوں حصوں کو جوڑتی ہے۔
MIRI (بائیں) ریڈونڈو بیچ میں نارتھروپ گرومن میں بیلنس بیم پر بیٹھا ہے جب انجینئرز ایک اوور ہیڈ کرین کو انٹیگریٹڈ سائنٹیفک انسٹرومنٹ ماڈیول (ISIM) سے منسلک کرنے کے لیے تیار کر رہے ہیں۔ ISIM ویب کا بنیادی ہے، چار سائنس کے آلات جو ٹیلی سکوپ رکھتے ہیں۔
اس سے پہلے کہ MIRI آلہ - رصد گاہ پر سائنس کے چار آلات میں سے ایک - کام کر سکے، اسے تقریباً سرد ترین درجہ حرارت تک ٹھنڈا کیا جانا چاہیے جہاں مادہ پہنچ سکتا ہے۔
ناسا کی جیمز ویب اسپیس ٹیلی سکوپ، جو 24 دسمبر کو لانچ ہونے والی ہے، تاریخ کی سب سے بڑی خلائی رصد گاہ ہے، اور اس کے پاس اتنا ہی مشکل کام ہے: کائنات کے دور دراز کونوں سے انفراریڈ روشنی کو اکٹھا کرنا، سائنسدانوں کو کائنات کی ساخت اور ماخذ کی تحقیقات کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ہماری کائنات اور اس میں ہماری جگہ۔
بہت سی کائناتی اشیاء — بشمول ستارے اور سیارے، اور وہ گیس اور دھول جس سے وہ بنتے ہیں — انفراریڈ روشنی خارج کرتے ہیں، جسے کبھی کبھی تھرمل ریڈی ایشن بھی کہا جاتا ہے۔ لیکن اسی طرح زیادہ تر دیگر گرم اشیاء، جیسے ٹوسٹر، انسان اور الیکٹرانکس بھی ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ویب کے چار انفراریڈ آلات اپنی انفراریڈ روشنی کا پتہ لگا سکتے ہیں۔ ان سٹرو کے اخراج کو کم کرنے کے لیے، انتہائی سرد شعاعوں کے اخراج کو کم کرنے کے لیے، بہت زیادہ ہونا ضروری ہے۔ ڈگری فارن ہائیٹ (مائنس 233 ڈگری سیلسیس)۔ لیکن صحیح طریقے سے کام کرنے کے لیے، درمیانی اورکت والے آلے کے اندر موجود ڈٹیکٹر، یا MIRI، کو ٹھنڈا ہونا چاہیے: 7 Kelvin سے کم (مائنس 448 ڈگری فارن ہائیٹ، یا مائنس 266 ڈگری سیلسیس)۔
یہ مطلق صفر (0 کیلون) سے صرف چند ڈگری اوپر ہے – نظریاتی طور پر سب سے سرد درجہ حرارت ممکن ہے، حالانکہ یہ جسمانی طور پر کبھی بھی قابل رسائی نہیں ہے کیونکہ یہ کسی بھی حرارت کی مکمل عدم موجودگی کی نمائندگی کرتا ہے۔
درجہ حرارت بنیادی طور پر اس بات کا ایک پیمانہ ہے کہ ایٹم کتنی تیزی سے حرکت کر رہے ہیں، اور ان کی اپنی انفراریڈ روشنی کا پتہ لگانے کے علاوہ، ویب ڈٹیکٹر کو ان کے اپنے تھرمل کمپن سے متحرک کیا جا سکتا ہے۔ MIRI دیگر تین آلات کے مقابلے میں کم توانائی کی حد میں روشنی کا پتہ لگاتا ہے۔ اس کے نتیجے میں، اس کے ڈیٹیکٹر تھرمل وائبریشنز کے لیے زیادہ حساس ہوتے ہیں۔ als Web پتہ لگانے کی کوشش کر رہا ہے۔
لانچ کے بعد، Webb ایک ٹینس کورٹ کے سائز کا ویزر تعینات کرے گا جو MIRI اور دیگر آلات کو سورج کی تپش سے بچاتا ہے، جس سے وہ غیر فعال طور پر ٹھنڈا ہو سکتے ہیں۔ لانچ کے تقریباً 77 دن بعد، MIRI کے کرائیو کولر کو آلے کے ڈٹیکٹر کے درجہ حرارت کو 7 Kelvin سے کم کرنے میں 19 دن لگیں گے۔
جنوبی کیلی فورنیا میں ناسا کی جیٹ پروپلشن لیبارٹری کے کرائیو کولر ماہر کونسٹنٹن پیناین نے کہا، "زمین پر اس درجہ حرارت پر چیزوں کو ٹھنڈا کرنا نسبتاً آسان ہے، اکثر سائنسی یا صنعتی استعمال کے لیے"۔جو NASA کے لیے MIRI آلے کا انتظام کرتا ہے۔"لیکن وہ زمین پر مبنی نظام بہت بھاری اور توانائی سے محروم ہیں۔خلائی رصد گاہ کے لیے، ہمیں ایک کولر کی ضرورت ہے جو جسمانی طور پر کمپیکٹ ہو، توانائی کی بچت ہو، اور اسے انتہائی قابل اعتماد ہونا چاہیے کیونکہ ہم باہر جا کر اسے ٹھیک نہیں کر سکتے۔تو یہ وہ چیلنجز ہیں جن کا ہمیں سامنا ہے۔اس سلسلے میں، میں کہوں گا کہ MIRI cryocoolers یقینی طور پر سب سے آگے ہیں۔
ویب کے سائنسی اہداف میں سے ایک کائنات میں بننے والے پہلے ستاروں کی خصوصیات کا مطالعہ کرنا ہے۔ Webb کا قریب اورکت والا کیمرہ یا NIRCam آلہ ان انتہائی دور کی چیزوں کا پتہ لگانے کے قابل ہو جائے گا، اور MIRI سائنس دانوں کو اس بات کی تصدیق کرنے میں مدد کرے گا کہ روشنی کے یہ دھندلے ذرائع پہلی نسل کے ستاروں کے جھرمٹ ہیں، جو بعد میں ستاروں کی شکل میں دوسرے ستاروں کی شکل میں ہیں۔
دھول کے بادلوں کو دیکھ کر جو قریب کے انفراریڈ آلات سے زیادہ موٹے ہوتے ہیں، MIRI ستاروں کی جائے پیدائش کو ظاہر کرے گا۔ یہ زمین پر عام طور پر پائے جانے والے مالیکیولز کا بھی پتہ لگائے گا - جیسے پانی، کاربن ڈائی آکسائیڈ اور میتھین، نیز چٹانی معدنیات جیسے سلیکیٹ کے مالیکیول - قریبی ستاروں کے ارد گرد ٹھنڈے ماحول میں، جہاں یہ بہتر طریقے سے ستاروں کی تشکیل کر سکتے ہیں۔ گرم ماحول میں بخارات، جبکہ MIRI انہیں برف کے طور پر دیکھ سکتا ہے۔
"امریکی اور یورپی مہارت کو ملا کر، ہم نے MIRI کو Webb کی طاقت کے طور پر تیار کیا ہے، جو دنیا بھر کے ماہرین فلکیات کو ستاروں، سیاروں اور کہکشاؤں کی تشکیل اور ارتقا کے بارے میں بڑے سوالوں کے جواب دینے کے قابل بنائے گا،" Gillian Wright نے کہا، MIRI سائنس ٹیم کے شریک سربراہ اور Astromno Technologies کے Astroment کے لیے یورپی پرنسپل انوسٹی گیٹر (UKTC Center)۔
MIRI کرائیوکولر ہیلیم گیس کا استعمال کرتا ہے جو تقریباً نو پارٹی غباروں کو بھرنے کے لیے کافی ہے — تاکہ آلے کے ڈٹیکٹر سے گرمی کو دور لے جا سکے۔ٹھنڈا ہوا ہیلیم بلاک سے اضافی گرمی جذب کرتا ہے، ڈٹیکٹر کے آپریٹنگ درجہ حرارت کو 7 Kelvin سے نیچے رکھتا ہے۔ گرم (لیکن پھر بھی ٹھنڈی) گیس پھر کمپریسر میں واپس آجاتی ہے، جہاں یہ اضافی گرمی کو نکال دیتی ہے، اور سائیکل دوبارہ شروع ہوتا ہے۔ بنیادی طور پر، یہ نظام گھریلو ریفریجریٹرز اور ایئر کنڈیشنرز میں استعمال ہونے والے جیسا ہی ہے۔
پائپ جو ہیلیم لے جاتے ہیں وہ گولڈ پلیٹڈ سٹینلیس سٹیل سے بنے ہوتے ہیں اور ان کا قطر ایک انچ (2.5 ملی میٹر) کے دسویں حصے سے بھی کم ہوتا ہے۔ یہ خلائی جہاز کے بس کے علاقے میں واقع کمپریسر سے تقریباً 30 فٹ (10 میٹر) تک پھیلا ہوا ہے جو آپٹیکل ٹیلی سکوپ عنصر میں MIRI ڈیٹیکٹر تک ہوتا ہے جو کہ Dcomplower' پرائمری آبزرویٹری کے پیچھے واقع ہے۔ TA، دونوں علاقوں کو آپس میں جوڑتا ہے۔ لانچ کے لیے پیک کیے جانے پر، ڈی ٹی اے کو ایک پسٹن کی طرح تھوڑا سا کمپریس کیا جاتا ہے، تاکہ راکٹ کے اوپری حصے میں محفوظ رصد گاہ کو نصب کرنے میں مدد ملے۔ ایک بار خلا میں، ٹاور کمرے کے درجہ حرارت والے خلائی جہاز کی بس کو کولر آپٹیکل ٹیلی سکوپ آلات سے الگ کرنے کے لیے وسیع ہو جائے گا اور دوربین کو سورج کی روشنی سے صاف کرنے کی اجازت دے گا۔
یہ اینیمیشن جیمز ویب اسپیس ٹیلی سکوپ کی تعیناتی کے گھنٹوں اور لانچ کے بعد دنوں کے مثالی عمل کو ظاہر کرتی ہے۔ مرکزی قابل تعینات ٹاور اسمبلی کی توسیع سے MIRI کے دو حصوں کے درمیان فاصلہ بڑھ جائے گا۔ وہ ٹھنڈے ہیلیم کے ساتھ ہیلیکل ٹیوبوں کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں۔
لیکن لمبا کرنے کے عمل کے لیے ہیلیم ٹیوب کو قابل توسیع ٹاور اسمبلی کے ساتھ بڑھانا ہوتا ہے۔ اس لیے ٹیوب کوائل ایک چشمہ کی طرح ہوتا ہے، اسی لیے MIRI انجینئرز نے ٹیوب کے اس حصے کو "Slinky" کا نام دیا ہے۔
JPL MIRI پروگرام مینیجر، Analyn Schneider نے کہا، "ایسے نظام پر کام کرنے میں کچھ چیلنجز ہیں جو رصد گاہ کے متعدد علاقوں پر محیط ہے۔""ان مختلف علاقوں کی قیادت مختلف تنظیمیں یا مراکز کر رہے ہیں، جن میں نارتھروپ گرومین اور امریکی ناسا کا گوڈارڈ اسپیس فلائٹ سینٹر شامل ہیں، ہمیں سب سے بات کرنی ہوگی۔دوربین پر کوئی دوسرا ہارڈ ویئر نہیں ہے جس کو ایسا کرنے کی ضرورت ہے، لہذا یہ MIRI کے لیے منفرد چیلنج ہے۔یہ یقینی طور پر MIRI cryocoolers روڈ کے لیے ایک لمبی لائن رہی ہے، اور ہم اسے خلا میں دیکھنے کے لیے تیار ہیں۔
جیمز ویب اسپیس ٹیلی سکوپ 2021 میں دنیا کی سب سے بڑی خلائی سائنس آبزرویٹری کے طور پر لانچ کرے گی۔ ویب ہمارے نظام شمسی کے اسرار سے پردہ اٹھائے گا، دوسرے ستاروں کے گرد دور دراز کی دنیا کو دیکھے گا، اور ہماری کائنات اور ہماری جگہ کے پراسرار ڈھانچے اور ماخذ کو دریافت کرے گا۔ Webb ایک بین الاقوامی اقدام ہے جس کی سربراہی NASA اور اس کی Agcean Agency Agency) Spaad and Agcean Agency) کرتے ہیں۔
MIRI کو NASA اور ESA (European Space Agency) کے درمیان 50-50 شراکت داری کے ذریعے تیار کیا گیا تھا۔ JPL MIRI کے لیے امریکی کوششوں کی رہنمائی کرتا ہے، اور یورپی فلکیاتی اداروں کا ایک کثیر القومی کنسورشیم ESA میں حصہ ڈالتا ہے۔ ایریزونا یونیورسٹی کے جارج ریک MIRI کے امریکی سائنسی ٹیم کے سربراہ ہیں۔ یورپی سائنس ٹیم WRIG کے سربراہ ہیں۔
ATC، UK کے الیسٹر گلاس MIRI انسٹرومنٹ سائنٹسٹ ہیں اور مائیکل ریسلر JPL میں امریکی پروجیکٹ سائنٹسٹ ہیں۔ UK ATC کے Laszlo Tamas یورپی یونین چلاتے ہیں۔ MIRI cryocooler کی ترقی JPL نے NASA کے Godard Space Flight Center کے ساتھ مل کر کی تھی۔