Mühəndislər, Böyük Britaniyadan yola düşdükdən sonra NASA-nın Goddard Kosmik Uçuş Mərkəzində James Webb Kosmik Teleskopunun orta infraqırmızı cihazının "qəbulunu" həyata keçirirlər.
JPL uçuş texnikləri Johnny Melendez (sağda) və Joe Mora MIRI kriosoyuducusunu Kaliforniyanın Redondo Beach şəhərindəki Northrop Grumman şirkətinə göndərməzdən əvvəl yoxlayırlar. Orada soyuducu Webb teleskopunun gövdəsinə bərkidilib.
Böyük Britaniyanın Rezerford şəhərindəki Appleton Laboratoriyasında görülən MIRI cihazının bu hissəsi infraqırmızı detektorlardan ibarətdir. Kriokoler daha yüksək temperaturda işlədiyi üçün detektordan uzaqda yerləşir. Soyuq helium daşıyan boru iki hissəni birləşdirir.
MIRI (solda) Redondo Çimərliyindəki Northrop Grumman-da balans şüasının üzərində oturur, mühəndislər isə onu İnteqrasiya olunmuş Elmi Alət Moduluna (ISIM) birləşdirmək üçün yuxarı krandan istifadə etməyə hazırlaşırlar. ISIM, teleskopu yerləşdirən dörd elm aləti olan Webb-in əsasını təşkil edir.
Rəsədxanadakı dörd elm alətindən biri olan MIRI cihazı işə düşməzdən əvvəl, maddənin çata biləcəyi ən soyuq temperatura qədər soyudulmalıdır.
NASA-nın 24 dekabrda kosmosa buraxılması planlaşdırılan Ceyms Uebb Kosmik Teleskopu tarixin ən böyük kosmik rəsədxanasıdır və eyni dərəcədə çətin bir vəzifə daşıyır: kainatın ucqar guşələrindən infraqırmızı işığı toplamaq, alimlərə kainatın quruluşunu və mənşəyini, kainatımızı və oradakı yerimizi araşdırmağa imkan vermək.
Bir çox kosmik cisimlər - ulduzlar və planetlər, eləcə də onların əmələ gətirdiyi qaz və toz - bəzən istilik şüalanması adlanan infraqırmızı işıq yayır. Lakin tosterlər, insanlar və elektronika kimi əksər digər isti cisimlər də belədir. Bu o deməkdir ki, Webb-in dörd infraqırmızı cihazı öz infraqırmızı işığını aşkar edə bilər. Bu emissiyaları azaltmaq üçün cihaz çox soyuq olmalıdır - təxminən 40 Kelvin və ya mənfi 388 dərəcə Farenheyt (mənfi 233 dərəcə Selsi). Lakin düzgün işləməsi üçün orta infraqırmızı cihazın və ya MIRI-nin içərisindəki detektorlar daha soyuq olmalıdır: 7 Kelvindən aşağı (mənfi 448 dərəcə Farenheyt və ya mənfi 266 dərəcə Selsi).
Bu, mütləq sıfırdan (0 Kelvin) cəmi bir neçə dərəcə yuxarıdır - nəzəri olaraq mümkün olan ən soyuq temperatur, baxmayaraq ki, heç bir istiliyin tamamilə olmamasını təmsil etdiyi üçün fiziki olaraq heç vaxt əldə edilə bilməz. (Lakin, MIRI kosmosda işləyən ən soyuq görüntüləmə cihazı deyil.)
Temperatur, əsasən, atomların nə qədər sürətlə hərəkət etdiyinin ölçüsüdür və öz infraqırmızı işığını aşkar etməklə yanaşı, Webb detektorları öz istilik vibrasiyaları ilə də işə düşə bilər. MIRI, digər üç cihazdan daha aşağı enerji diapazonunda işığı aşkarlayır. Nəticədə, onun detektorları istilik vibrasiyalarına daha həssasdır. Bu istənməyən siqnallar astronomların "səs-küy" adlandırdıqları şeylərdir və onlar Webb-in aşkar etməyə çalışdığı zəif siqnalları boğur.
Buraxılışdan sonra Webb, MIRI və digər alətləri günəş istisindən qoruyan və passiv şəkildə soyumağa imkan verən tennis kortu ölçülü bir sipər yerləşdirəcək. Buraxılışdan təxminən 77 gün sonra başlayan MIRI-nin kriosoyuducusu cihazın detektorlarının temperaturunu 7 Kelvindən aşağı salmaq üçün 19 gün çəkəcək.
“Yer üzündə əşyaları bu temperatura qədər soyutmaq nisbətən asandır, çox vaxt elmi və ya sənaye tətbiqləri üçün”, - deyə NASA-nın Cənubi Kaliforniyadakı Reaktiv Hərəkət Laboratoriyasının kriosoyuducu üzrə mütəxəssisi və NASA üçün MIRI cihazını idarə edən Konstantin Penanen bildirib. “Lakin bu Yer əsaslı sistemlər çox böyükdür və enerjiyə qənaət etmir. Kosmik rəsədxana üçün fiziki cəhətdən kompakt, enerjiyə qənaət edən bir soyuducuya ehtiyacımız var və o, yüksək etibarlı olmalıdır, çünki biz onu təmir edə bilmərik. Beləliklə, qarşılaşdığımız çətinliklər bunlardır. Bu baxımdan, deyərdim ki, MIRI kriosoyuducuları mütləq ön sıralardadır.”
Webb-in elmi məqsədlərindən biri kainatda əmələ gələn ilk ulduzların xüsusiyyətlərini öyrənməkdir. Webb-in yaxın infraqırmızı kamerası və ya NIRCam cihazı bu çox uzaq obyektləri aşkar edə biləcək və MIRI alimlərə bu zəif işıq mənbələrinin qalaktika təkamülündə sonradan əmələ gələn ikinci nəsil ulduzlar deyil, birinci nəsil ulduzların klasterləri olduğunu təsdiqləməyə kömək edəcək.
MIRI, yaxın infraqırmızı cihazlardan daha qalın olan toz buludlarına baxaraq ulduzların doğulduğu yerləri aşkar edəcək. O, həmçinin Yer kürəsində geniş yayılmış molekulları - su, karbon qazı və metan kimi molekulları, eləcə də planetlərin əmələ gələ biləcəyi yaxınlıqdakı ulduzların ətrafındakı sərin mühitlərdə silikatlar kimi qayalı mineralların molekullarını aşkar edəcək. Yaxın infraqırmızı cihazlar bu molekulları daha isti mühitlərdə buxar kimi aşkar etməkdə daha yaxşıdır, MIRI isə onları buz kimi görə bilir.
MIRI elm qrupunun həmrəy rəhbəri və Böyük Britaniya Astronomiya Texnologiyaları Mərkəzində (UK ATC) cihazın Avropa üzrə baş tədqiqatçısı Gillian Wright bildirib ki, “ABŞ və Avropa təcrübələrini birləşdirərək, MIRI-ni Webb-in gücü kimi inkişaf etdirdik. Bu, dünyanın hər yerindən olan astronomlara ulduzların, planetlərin və qalaktikaların necə əmələ gəlməsi və təkamülü ilə bağlı böyük sualları cavablandırmağa imkan verəcək”.
MIRI kriosoyuducusu cihazın detektorlarından istiliyi uzaqlaşdırmaq üçün təxminən doqquz partiya şarını doldurmaq üçün kifayət qədər helium qazından istifadə edir. İki elektrik kompressoru heliumu detektorun yerləşdiyi yerə qədər uzanan borudan keçirir. Boru detektora da bərkidilmiş metal blokdan keçir; soyudulmuş helium blokdan artıq istiliyi udur və detektorun işləmə temperaturunu 7 Kelvindən aşağı saxlayır. Qızdırılmış (lakin yenə də soyuq) qaz daha sonra kompressora qayıdır və orada artıq istiliyi xaric edir və dövr yenidən başlayır. Əsasən, sistem məişət soyuducularında və kondisionerlərində istifadə edilən sistemə bənzəyir.
Helium daşıyan borular qızıl örtüklü paslanmayan poladdan hazırlanır və diametri 2,5 mm-dən azdır. Kosmik gəmi şinası sahəsində yerləşən kompressordan rəsədxananın pətək əsas güzgüsünün arxasında yerləşən optik teleskop elementindəki MIRI detektoruna qədər təxminən 10 metr uzanır. Açılan qüllə qurğusu və ya DTA adlanan aparat iki sahəni birləşdirir. Buraxılış üçün qablaşdırıldıqda, DTA, porşen kimi sıxılır ki, yerləşdirilən rəsədxananı raketin üstündəki mühafizəyə quraşdırsın. Kosmosa çıxdıqdan sonra qüllə otaq temperaturunda olan kosmik gəmi şinası ilə soyuducu optik teleskop cihazlarını ayırmaq və günəşdən qoruyucu və teleskopun tam açılmasına imkan vermək üçün uzanacaq.
Bu animasiya, James Webb Kosmik Teleskopunun yerləşdirilməsindən saatlar və günlər sonra ideal şəkildə necə həyata keçirildiyini göstərir. Mərkəzi yerləşdirilə bilən qüllə qurğusunun genişləndirilməsi MIRI-nin iki hissəsi arasındakı məsafəni artıracaq. Onlar soyudulmuş heliumlu spiral borularla birləşdirilir.
Lakin uzanma prosesi helium borusunun genişləndirilə bilən qüllə qurğusu ilə uzadılmasını tələb edir. Beləliklə, boru yay kimi qıvrılır, buna görə də MIRI mühəndisləri borunun bu hissəsinə "Slinky" ləqəbini veriblər.
JPL MIRI proqram meneceri Analyn Schneider bildirib ki, “Rəsədxananın bir neçə bölgəsini əhatə edən bir sistem üzərində işləməkdə bəzi çətinliklər var. Bu fərqli bölgələrə Northrop Grumman və ABŞ NASA-nın Goddard Kosmik Uçuş Mərkəzi də daxil olmaqla, müxtəlif təşkilatlar və ya mərkəzlər rəhbərlik edir, biz hər kəslə danışmalıyıq. Teleskopda bunu etməli olan başqa bir aparat yoxdur, buna görə də bu, MIRI-yə xas bir çətinlikdir. Bu, MIRI kriosoyuducu yolu üçün mütləq uzun bir növbə olub və biz bunu kosmosda görməyə hazırıq.”
Ceyms Vebb Kosmik Teleskopu 2021-ci ildə dünyanın ən aparıcı kosmik elm rəsədxanası kimi fəaliyyətə başlayacaq. Vebb Günəş sistemimizin sirlərini açacaq, digər ulduzların ətrafındakı uzaq dünyalara nəzər salacaq və kainatımızın və məkanımızın sirli strukturlarını və mənşəyini araşdıracaq. Vebb NASA və onun tərəfdaşları ESA (Avropa Kosmik Agentliyi) və Kanada Kosmik Agentliyinin rəhbərlik etdiyi beynəlxalq bir təşəbbüsdür.
MIRI NASA və ESA (Avropa Kosmik Agentliyi) arasında 50-50 tərəfdaşlığı vasitəsilə hazırlanmışdır. JPL ABŞ-ın MIRI üçün səylərinə rəhbərlik edir və Avropa astronomik institutlarının çoxmillətli konsorsiumu ESA-ya töhfə verir. Arizona Universitetindən Corc Rieke MIRI-nin ABŞ elm qrupunun rəhbəridir. Gillian Wright MIRI-nin Avropa elmi qrupunun rəhbəridir.
Böyük Britaniya ATC-dən Alistair Glasse MIRI Alətləri üzrə Alim, Maykl Ressler isə JPL-də ABŞ Layihə Alimidir. Böyük Britaniya ATC-dən Laszlo Tamas Avropa Birliyini idarə edir. MIRI kriosoyuducusunun hazırlanmasına JPL tərəfindən NASA-nın Merilend ştatının Qrinbelt şəhərindəki Goddard Kosmik Uçuş Mərkəzi və Kaliforniyanın Redondo Biç şəhərindəki Northrop Grumman ilə əməkdaşlıq çərçivəsində rəhbərlik və idarəçilik edilib.