যুক্তরাজ্য থেকে বিদায় নেওয়ার পর নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টারে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপের মিড-ইনফ্রারেড যন্ত্রের "গ্রহণ" পরিচালনা করছেন প্রকৌশলীরা।
জেপিএল ফ্লাইট টেকনিশিয়ান জনি মেলান্দেজ (ডানদিকে) এবং জো মোরা ক্যালিফোর্নিয়ার রেডন্ডো বিচে নর্থরপ গ্রুমম্যানে পাঠানোর আগে এমআইআরআই ক্রায়োকুলারটি পরিদর্শন করছেন। সেখানে, কুলারটি ওয়েব টেলিস্কোপের বডির সাথে সংযুক্ত।
যুক্তরাজ্যের রাদারফোর্ডের অ্যাপলটন ল্যাবরেটরিতে দেখা MIRI যন্ত্রের এই অংশে ইনফ্রারেড ডিটেক্টর রয়েছে। ক্রায়োকুলারটি ডিটেক্টর থেকে দূরে অবস্থিত কারণ এটি উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে। ঠান্ডা হিলিয়াম বহনকারী একটি নল দুটি অংশকে সংযুক্ত করে।
রেডন্ডো বিচের নর্থরোপ গ্রুমম্যানে MIRI (বামে) একটি ব্যালেন্স বিমের উপর বসে আছে যখন ইঞ্জিনিয়াররা একটি ওভারহেড ক্রেন ব্যবহার করে ইন্টিগ্রেটেড সায়েন্টিফিক ইন্সট্রুমেন্ট মডিউল (ISIM) এর সাথে সংযুক্ত করার প্রস্তুতি নিচ্ছেন। ISIM হল ওয়েবের মূল, চারটি বিজ্ঞান যন্ত্র যা টেলিস্কোপটি ধারণ করে।
MIRI যন্ত্র - মানমন্দিরের চারটি বিজ্ঞান যন্ত্রের মধ্যে একটি - কাজ করার আগে, এটিকে পদার্থের পৌঁছানোর প্রায় সবচেয়ে ঠান্ডা তাপমাত্রায় ঠান্ডা করতে হবে।
নাসার জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ, যা ২৪শে ডিসেম্বর উৎক্ষেপণ করা হবে, এটি ইতিহাসের বৃহত্তম মহাকাশ পর্যবেক্ষণ কেন্দ্র, এবং এর একটি সমান কঠিন কাজ রয়েছে: মহাবিশ্বের দূরবর্তী কোণ থেকে ইনফ্রারেড আলো সংগ্রহ করা, যা বিজ্ঞানীদের মহাবিশ্বের গঠন এবং উৎপত্তি সম্পর্কে অনুসন্ধান করার সুযোগ করে দেয়। আমাদের মহাবিশ্ব এবং এতে আমাদের স্থান।
অনেক মহাজাগতিক বস্তু - যার মধ্যে রয়েছে নক্ষত্র এবং গ্রহ, এবং যে গ্যাস এবং ধূলিকণা থেকে তারা তৈরি হয় - ইনফ্রারেড আলো নির্গত করে, যাকে কখনও কখনও তাপীয় বিকিরণ বলা হয়। কিন্তু বেশিরভাগ অন্যান্য উষ্ণ বস্তু, যেমন টোস্টার, মানুষ এবং ইলেকট্রনিক্সও তাই। এর অর্থ হল ওয়েবের চারটি ইনফ্রারেড যন্ত্র তাদের নিজস্ব ইনফ্রারেড আলো সনাক্ত করতে পারে। এই নির্গমন কমাতে, যন্ত্রটিকে খুব ঠান্ডা হতে হবে - প্রায় 40 কেলভিন, বা মাইনাস 388 ডিগ্রি ফারেনহাইট (মাইনাস 233 ডিগ্রি সেলসিয়াস)। কিন্তু সঠিকভাবে কাজ করার জন্য, মিড-ইনফ্রারেড যন্ত্র, বা MIRI-এর ভিতরের ডিটেক্টরগুলিকে আরও ঠান্ডা হতে হবে: 7 কেলভিনের নিচে (মাইনাস 448 ডিগ্রি ফারেনহাইট, বা মাইনাস 266 ডিগ্রি সেলসিয়াস)।
এটি পরম শূন্য (০ কেলভিন) থেকে মাত্র কয়েক ডিগ্রি উপরে - তাত্ত্বিকভাবে সম্ভব সবচেয়ে ঠান্ডা তাপমাত্রা, যদিও এটি কখনই শারীরিকভাবে অর্জনযোগ্য নয় কারণ এটি কোনও তাপের সম্পূর্ণ অনুপস্থিতির প্রতিনিধিত্ব করে। (তবে, MIRI মহাকাশে পরিচালিত সবচেয়ে ঠান্ডা ইমেজিং যন্ত্র নয়।)
তাপমাত্রা মূলত পরমাণু কত দ্রুত গতিতে চলছে তার একটি পরিমাপ, এবং তাদের নিজস্ব ইনফ্রারেড আলো সনাক্ত করার পাশাপাশি, ওয়েব ডিটেক্টরগুলি তাদের নিজস্ব তাপীয় কম্পন দ্বারা ট্রিগার হতে পারে। MIRI অন্য তিনটি যন্ত্রের তুলনায় কম শক্তি পরিসরে আলো সনাক্ত করে। ফলস্বরূপ, এর ডিটেক্টরগুলি তাপীয় কম্পনের প্রতি বেশি সংবেদনশীল। এই অবাঞ্ছিত সংকেতগুলিকে জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা "শব্দ" বলে থাকেন এবং এগুলি ওয়েব যে ক্ষীণ সংকেতগুলি সনাক্ত করার চেষ্টা করছে তা অতিক্রম করতে পারে।
উৎক্ষেপণের পর, ওয়েব একটি টেনিস-কোর্ট-আকারের ভাইজার স্থাপন করবে যা MIRI এবং অন্যান্য যন্ত্রগুলিকে সূর্যের তাপ থেকে রক্ষা করবে, যা তাদের নিষ্ক্রিয়ভাবে ঠান্ডা হতে দেবে। উৎক্ষেপণের প্রায় ৭৭ দিন পর থেকে, MIRI-এর ক্রায়োকুলার যন্ত্রের ডিটেক্টরের তাপমাত্রা ৭ কেলভিনের নিচে নামাতে ১৯ দিন সময় নেবে।
"পৃথিবীতে সেই তাপমাত্রায় জিনিস ঠান্ডা করা তুলনামূলকভাবে সহজ, প্রায়শই বৈজ্ঞানিক বা শিল্প ব্যবহারের জন্য," দক্ষিণ ক্যালিফোর্নিয়ায় অবস্থিত নাসার জেট প্রপালশন ল্যাবরেটরির ক্রায়োকুলার বিশেষজ্ঞ কনস্টান্টিন পেনানেন বলেন, যারা নাসার জন্য MIRI যন্ত্র পরিচালনা করে।" কিন্তু পৃথিবী-ভিত্তিক এই সিস্টেমগুলি খুবই ভারী এবং শক্তির অদক্ষ। একটি মহাকাশ পর্যবেক্ষণাগারের জন্য, আমাদের এমন একটি কুলার প্রয়োজন যা শারীরিকভাবে কম্প্যাক্ট, শক্তি সাশ্রয়ী, এবং এটি অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য হতে হবে কারণ আমরা বাইরে গিয়ে এটি ঠিক করতে পারি না। তাই এই চ্যালেঞ্জগুলির মুখোমুখি আমরা। এই ক্ষেত্রে, আমি বলব MIRI ক্রায়োকুলারগুলি অবশ্যই অগ্রভাগে রয়েছে।"
ওয়েবের বৈজ্ঞানিক লক্ষ্যগুলির মধ্যে একটি হল মহাবিশ্বে গঠিত প্রথম নক্ষত্রগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করা। ওয়েবের নিকট-ইনফ্রারেড ক্যামেরা বা NIRCam যন্ত্র এই অত্যন্ত দূরবর্তী বস্তুগুলি সনাক্ত করতে সক্ষম হবে এবং MIRI বিজ্ঞানীদের নিশ্চিত করতে সাহায্য করবে যে আলোর এই ক্ষীণ উৎসগুলি প্রথম প্রজন্মের নক্ষত্রের গুচ্ছ, দ্বিতীয় প্রজন্মের নক্ষত্রের পরিবর্তে যা পরবর্তীতে একটি ছায়াপথ বিবর্তনে গঠিত হয়েছিল।
কাছাকাছি-ইনফ্রারেড যন্ত্রের চেয়ে ঘন ধুলোর মেঘ দেখে, MIRI তারার জন্মস্থানগুলি আবিষ্কার করবে। এটি পৃথিবীতে সাধারণত পাওয়া অণুগুলি - যেমন জল, কার্বন ডাই অক্সাইড এবং মিথেন, পাশাপাশি সিলিকেটের মতো পাথুরে খনিজগুলির অণুগুলি - কাছাকাছি নক্ষত্রের চারপাশের শীতল পরিবেশে সনাক্ত করবে, যেখানে গ্রহগুলি তৈরি হতে পারে। কাছাকাছি-ইনফ্রারেড যন্ত্রগুলি উষ্ণ পরিবেশে এই অণুগুলিকে বাষ্প হিসাবে সনাক্ত করতে আরও ভাল, যখন MIRI এগুলিকে বরফ হিসাবে দেখতে পারে।
"মার্কিন এবং ইউরোপীয় দক্ষতার সমন্বয়ের মাধ্যমে, আমরা MIRI কে ওয়েবের শক্তি হিসেবে গড়ে তুলেছি, যা বিশ্বজুড়ে জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের তারা, গ্রহ এবং ছায়াপথ কীভাবে গঠন এবং বিবর্তিত হয় সে সম্পর্কে বড় বড় প্রশ্নের উত্তর দিতে সক্ষম করবে," বলেছেন গিলিয়ান রাইট, MIRI বিজ্ঞান দলের সহ-নেতা এবং UK ATRC-এর যন্ত্রটির জন্য ইউরোপীয় প্রধান তদন্তকারী।
MIRI ক্রায়োকুলার হিলিয়াম গ্যাস ব্যবহার করে—যা প্রায় নয়টি পার্টি বেলুন ভর্তি করার জন্য যথেষ্ট—যা যন্ত্রের ডিটেক্টর থেকে তাপ বহন করে। দুটি বৈদ্যুতিক কম্প্রেসার হিলিয়ামকে একটি টিউবের মাধ্যমে পাম্প করে যা ডিটেক্টরটি যেখানে অবস্থিত সেখানে প্রসারিত হয়। টিউবটি ডিটেক্টরের সাথে সংযুক্ত একটি ধাতুর ব্লকের মধ্য দিয়ে যায়; ঠান্ডা হিলিয়াম ব্লক থেকে অতিরিক্ত তাপ শোষণ করে, ডিটেক্টরের অপারেটিং তাপমাত্রা 7 কেলভিনের নিচে রাখে। উত্তপ্ত (কিন্তু এখনও ঠান্ডা) গ্যাস তারপর কম্প্রেসারে ফিরে আসে, যেখানে এটি অতিরিক্ত তাপ বের করে দেয় এবং চক্রটি আবার শুরু হয়। মৌলিকভাবে, সিস্টেমটি গৃহস্থালীর রেফ্রিজারেটর এবং এয়ার কন্ডিশনারে ব্যবহৃত সিস্টেমের অনুরূপ।
হিলিয়াম বহনকারী পাইপগুলি সোনার প্রলেপযুক্ত স্টেইনলেস স্টিল দিয়ে তৈরি এবং এক ইঞ্চির দশ ভাগের এক ভাগেরও কম (২.৫ মিমি) ব্যাসযুক্ত। এটি মহাকাশযান বাস এলাকায় অবস্থিত কম্প্রেসার থেকে মানমন্দিরের মধুচক্র প্রাথমিক আয়নার পিছনে অবস্থিত অপটিক্যাল টেলিস্কোপ উপাদানে MIRI ডিটেক্টর পর্যন্ত প্রায় ৩০ ফুট (১০ মিটার) পর্যন্ত বিস্তৃত। ডিপ্লয়েবল টাওয়ার অ্যাসেম্বলি বা DTA নামক হার্ডওয়্যার দুটি অঞ্চলকে সংযুক্ত করে। উৎক্ষেপণের জন্য প্যাক করা হলে, DTA কে সংকুচিত করা হয়, কিছুটা পিস্টনের মতো, যাতে রকেটের উপরে সুরক্ষায় স্টোয়াড মানমন্দিরটি ইনস্টল করতে সহায়তা করে। একবার মহাকাশে পৌঁছানোর পরে, টাওয়ারটি কক্ষ-তাপমাত্রা মহাকাশযান বাসকে শীতল অপটিক্যাল টেলিস্কোপ যন্ত্র থেকে পৃথক করার জন্য প্রসারিত হবে এবং সানশেড এবং টেলিস্কোপকে সম্পূর্ণরূপে স্থাপন করার অনুমতি দেবে।
এই অ্যানিমেশনটি উৎক্ষেপণের কয়েক ঘন্টা এবং দিন পরে জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ স্থাপনের আদর্শ বাস্তবায়ন দেখায়। কেন্দ্রীয় স্থাপনযোগ্য টাওয়ার সমাবেশের সম্প্রসারণ MIRI-এর দুটি অংশের মধ্যে দূরত্ব বৃদ্ধি করবে। এগুলি শীতল হিলিয়াম সহ হেলিকাল টিউব দ্বারা সংযুক্ত।
কিন্তু প্রসারণ প্রক্রিয়ার জন্য হিলিয়াম টিউবটিকে প্রসারণযোগ্য টাওয়ার অ্যাসেম্বলির সাথে প্রসারিত করতে হয়। তাই টিউবটি স্প্রিংয়ের মতো কয়েল করে, যে কারণে MIRI ইঞ্জিনিয়াররা টিউবের এই অংশটিকে "স্লিঙ্কি" ডাকনাম দিয়েছেন।
"মানবমন্দিরের একাধিক অঞ্চল জুড়ে বিস্তৃত একটি সিস্টেম তৈরিতে কিছু চ্যালেঞ্জ রয়েছে," বলেছেন জেপিএল এমআইআরআই প্রোগ্রাম ম্যানেজার অ্যানালিন স্নাইডার। "এই বিভিন্ন অঞ্চল বিভিন্ন সংস্থা বা কেন্দ্র দ্বারা পরিচালিত হয়, যার মধ্যে রয়েছে নর্থরোপ গ্রুমম্যান এবং মার্কিন নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টার, আমাদের সকলের সাথে কথা বলতে হবে। টেলিস্কোপে অন্য কোনও হার্ডওয়্যার নেই যা এটি করার প্রয়োজন হয়, তাই এটি এমআইআরআই-এর জন্য একটি অনন্য চ্যালেঞ্জ। এমআইআরআই ক্রায়োকুলার্স রোডের জন্য এটি অবশ্যই একটি দীর্ঘ লাইন ছিল এবং আমরা মহাকাশে এটি দেখতে প্রস্তুত।"
জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ ২০২১ সালে বিশ্বের শীর্ষস্থানীয় মহাকাশ বিজ্ঞান পর্যবেক্ষণ কেন্দ্র হিসেবে উৎক্ষেপণ করা হবে। ওয়েব আমাদের সৌরজগতের রহস্য উন্মোচন করবে, অন্যান্য নক্ষত্রের চারপাশে দূরবর্তী জগতের দিকে নজর দেবে এবং আমাদের মহাবিশ্ব এবং আমাদের স্থানের রহস্যময় কাঠামো এবং উৎপত্তি অন্বেষণ করবে। ওয়েব হল নাসা এবং তার অংশীদার ESA (ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা) এবং কানাডিয়ান মহাকাশ সংস্থা দ্বারা পরিচালিত একটি আন্তর্জাতিক উদ্যোগ।
NASA এবং ESA (ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা) এর মধ্যে ৫০-৫০ অংশীদারিত্বের মাধ্যমে MIRI তৈরি করা হয়েছিল। JPL MIRI-এর জন্য মার্কিন প্রচেষ্টার নেতৃত্ব দেয় এবং ইউরোপীয় জ্যোতির্বিদ্যা প্রতিষ্ঠানের একটি বহুজাতিক কনসোর্টিয়াম ESA-তে অবদান রাখে। অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের জর্জ রাইক হলেন MIRI-এর মার্কিন বিজ্ঞান দলের নেতা। গিলিয়ান রাইট হলেন MIRI-এর ইউরোপীয় বৈজ্ঞানিক দলের প্রধান।
যুক্তরাজ্যের ATC-এর অ্যালিস্টার গ্লাস হলেন MIRI যন্ত্র বিজ্ঞানী এবং মাইকেল রেসলার হলেন JPL-এর মার্কিন প্রকল্প বিজ্ঞানী। যুক্তরাজ্যের ATC-এর লাসজলো টামাস ইউরোপীয় ইউনিয়ন পরিচালনা করেন। MIRI ক্রায়োকুলারের উন্নয়ন JPL দ্বারা পরিচালিত এবং পরিচালিত হয়েছিল মেরিল্যান্ডের গ্রিনবেল্টে অবস্থিত NASA-এর গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টার এবং ক্যালিফোর্নিয়ার রেডন্ডো বিচে অবস্থিত নর্থরপ গ্রুমম্যানের সহযোগিতায়।