L'ingegneri realizanu una "accettazione" di u strumentu à infrarossu mediu di u Telescopiu Spaziale James Webb à u Goddard Space Flight Center di a NASA dopu a partenza da u Regnu Unitu.
I tecnichi di volu di u JPL Johnny Melendez (à diritta) è Joe Mora ispezionanu u criorefrigeratore MIRI prima di spediscelu à Northrop Grumman in Redondo Beach, California. Quì, u refrigeratore hè attaccatu à u corpu di u telescopiu Webb.
Sta parte di u strumentu MIRI, vistu à u Laboratoriu Appleton in Rutherford, Regnu Unitu, cuntene detectori infrarossi. U criorefrigeratore hè situatu luntanu da u detector perchè funziona à una temperatura più alta. Un tubu chì porta eliu fretu cunnetta e duie sezioni.
MIRI (à manca) si trova nantu à una trave d'equilibriu à Northrop Grumman in Redondo Beach mentre l'ingegneri si preparanu à aduprà una gru a ponte per attaccallu à u Modulu di Strumenti Scientifichi Integrati (ISIM). L'ISIM hè u core di Webb, i quattru strumenti scientifichi chì ospitanu u telescopiu.
Prima chì u strumentu MIRI - unu di i quattru strumenti scientifichi di l'osservatoriu - possi funziunà, deve esse raffreddato à quasi a temperatura più fredda chì a materia pò ghjunghje.
U Telescopiu Spaziale James Webb di a NASA, previstu per esse lanciatu u 24 di dicembre, hè u più grande osservatoriu spaziale di a storia, è hà un compitu altrettantu scoraggiante: raccoglie a luce infrarossa da i lochi più remoti di l'universu, permettendu à i scientifichi di sondà a struttura è l'urighjini di l'universu. U nostru universu è u nostru postu in ellu.
Parechji oggetti cosmichi - cumpresi stelle è pianeti, è u gasu è a polvera da i quali si formanu - emettenu luce infrarossa, qualchì volta chjamata radiazione termica. Ma cusì sò a maiò parte di l'altri oggetti caldi, cum'è i tostapane, l'umani è l'elettronica. Ciò significa chì i quattru strumenti infrarossi di Webb ponu rilevà a so propria luce infrarossa. Per riduce queste emissioni, u strumentu deve esse assai fretu - circa 40 Kelvin, o menu 388 gradi Fahrenheit (minu 233 gradi Celsius). Ma per funziunà currettamente, i rilevatori in u strumentu à infrarossu mediu, o MIRI, devenu diventà più freddi: sottu à 7 Kelvin (minu 448 gradi Fahrenheit, o menu 266 gradi Celsius).
Hè solu uni pochi di gradi sopra à u zeru assulutu (0 Kelvin) - a temperatura più fredda teoricamente pussibule, ancu s'ella ùn hè mai fisicamente ottenibile perchè rapprisenta l'assenza cumpleta di ogni calore. (Tuttavia, MIRI ùn hè micca u strumentu d'imaghjini più fretu chì opera in u spaziu.)
A temperatura hè essenzialmente una misura di a velocità di u muvimentu di l'atomi, è in più di rilevà a so propria luce infrarossa, i detectori Webb ponu esse attivati ​​da e so vibrazioni termiche. MIRI rileva a luce in una gamma di energia più bassa cà l'altri trè strumenti. Di cunsiguenza, i so detectori sò più sensibili à e vibrazioni termiche. Quessi signali indesiderati sò ciò chì l'astronomi chjamanu "rumore", è ponu sopraffà i signali debuli chì Webb prova à rilevà.
Dopu u lanciu, Webb implementerà una visiera di a dimensione di un campu da tennis chì prutege MIRI è altri strumenti da u calore di u sole, permettendu li di rinfriscà passivamente. À partesi da circa 77 ghjorni dopu u lanciu, u criorefrigeratore di MIRI ci vulerà 19 ghjorni per riduce a temperatura di i rilevatori di u strumentu sottu à 7 Kelvin.
«Hè relativamente faciule di rinfriscà e cose à quella temperatura nantu à a Terra, spessu per applicazioni scientifiche o industriali», hà dettu Konstantin Penanen, un espertu di criorefrigeratori à u Laboratoriu di Propulsione à Ghjocu di a NASA in u Sud di a California, chì gestisce u strumentu MIRI per a NASA. «Ma questi sistemi basati nantu à a Terra sò assai ingombranti è inefficienti energeticamente. Per un osservatoriu spaziale, avemu bisognu di un refrigeratore chì sia fisicamente compactu, efficiente energeticamente, è deve esse assai affidabile perchè ùn pudemu micca esce è riparallu. Dunque, queste sò e sfide chì affrontemu, à questu riguardu, diceraghju chì i criorefrigeratori MIRI sò sicuramente in prima linea.»
Unu di l'ubbiettivi scientifichi di Webb hè di studià e proprietà di e prime stelle chì si sò furmate in l'universu. A camera à infrarossi vicini di Webb, o u strumentu NIRCam, serà capace di rilevà questi oggetti estremamente luntani, è MIRI aiuterà i scientifichi à cunfirmà chì queste debuli fonti di luce sò gruppi di stelle di prima generazione, invece di stelle di seconda generazione chì si sò furmate più tardi in una evoluzione galattica.
Fighjendu e nuvole di polvere chì sò più spesse di l'istrumenti vicinu à l'infrarossi, MIRI rivelerà i lochi di nascita di e stelle. Rileverà ancu e molecule chì si trovanu cumunemente nantu à a Terra - cum'è l'acqua, u diossidu di carbonu è u metanu, è ancu e molecule di minerali rocciosi cum'è i silicati - in l'ambienti freddi intornu à e stelle vicine, induve si ponu furmà pianeti. L'istrumenti vicinu à l'infrarossi sò megliu à rilevà queste molecule cum'è vapori in ambienti più caldi, mentre chì MIRI pò vedeli cum'è ghiaccio.
«Cumbinendu l'expertise americana è europea, avemu sviluppatu MIRI cum'è a putenza di Webb, chì permetterà à l'astronomi di tuttu u mondu di risponde à e grande dumande nantu à cumu si formanu è evolvunu e stelle, i pianeti è e galassie», hà dettu Gillian Wright, co-responsabile di a squadra scientifica MIRI è investigatrice principale europea per u strumentu à u Centru di Tecnulugia Astronomica di u Regnu Unitu (UK ATC).
U criorefrigeratore MIRI usa gas eliu - abbastanza per riempie circa nove palloncini di festa - per alluntanà u calore da i detectori di u strumentu. Dui compressori elettrici pompanu eliu attraversu un tubu chì si estende finu à induve si trova u detector. U tubu attraversa un bloccu di metallu chì hè ancu attaccatu à u detector; l'eliu raffreddato assorbe u calore in eccessu da u bloccu, mantenendu a temperatura di funziunamentu di u detector sottu à 7 Kelvin. U gas riscaldatu (ma sempre fretu) torna tandu à u compressore, induve espelle u calore in eccessu, è u ciclu ricomincia. Fundamentalmente, u sistema hè simile à quellu utilizatu in i frigoriferi è i climatizzatori domestici.
I tubi chì portanu l'eliu sò fatti d'acciaio inox placcatu in oru è anu menu di un decimu di pollice (2,5 mm) di diametru. Si estende per circa 10 metri da u compressore situatu in a zona di u bus di a navicella spaziale à u rilevatore MIRI in l'elementu di u telescopiu otticu situatu daretu à u specchiu primariu à favu di l'osservatoriu. L'hardware chjamatu assemblaggio di torre spiegabile, o DTA, cunnetta e duie zone. Quandu hè imballatu per u lanciu, u DTA hè cumpressu, un pocu cum'è un pistone, per aiutà à installà l'osservatoriu stivutu in a prutezzione in cima à u razzo. Una volta in u spaziu, a torre si estenderà per separà u bus di a navicella spaziale à temperatura ambiente da i strumenti di u telescopiu otticu più freschi è permette à u parasole è à u telescopiu di spiegà cumpletamente.
Questa animazione mostra l'esecuzione ideale di u spiegamentu di u Telescopiu Spaziale James Webb ore è ghjorni dopu u lanciu. L'espansione di l'assemblea di a torre centrale spiegabile aumenterà a distanza trà e duie parti di u MIRI. Sò cunnesse da tubi elicoidali cù eliu raffreddato.
Ma u prucessu d'allungamentu richiede chì u tubu d'eliu sia allargatu cù l'assemblea di a torre espansibile. Cusì u tubu si avvolge cum'è una molla, hè per quessa chì l'ingegneri MIRI anu soprannominatu sta parte di u tubu "Slinky".
«Ci ​​sò qualchi sfide in u travagliu annantu à un sistema chì si stende annantu à parechje regioni di l'usservatoriu», hà dettu Analyn Schneider, manager di u prugramma JPL MIRI. «Queste diverse regioni sò guidate da diverse urganisazioni o centri, cumpresi Northrop Grumman è u Goddard Space Flight Center di a NASA americana, duvemu parlà cù tutti. Ùn ci hè micca altru hardware annantu à u telescopiu chì hà bisognu di fà què, dunque hè una sfida unica per MIRI. Hè stata sicuramente una longa fila per a strada di i criorefrigeratori MIRI, è simu pronti à vedelu in u spaziu».
U Telescopiu Spaziale James Webb serà lanciatu in u 2021 cum'è u principale osservatoriu di scienza spaziale di u mondu. Webb svelerà i misteri di u nostru sistema solare, cercherà mondi luntani intornu à altre stelle, è esplorerà e strutture è l'urighjini misteriose di u nostru universu è di u nostru locu. Webb hè un'iniziativa internaziunale guidata da a NASA è i so partenarii ESA (Agenzia Spaziale Europea) è l'Agenzia Spaziale Canadese.
MIRI hè statu sviluppatu per via di una cullaburazione 50-50 trà a NASA è l'ESA (Agenzia Spaziale Europea). U JPL guida u sforzu americanu per MIRI, è un consorziu multinaziunale d'istituti astronomichi europei cuntribuisce à l'ESA. George Rieke di l'Università di l'Arizona hè u capu di a squadra scientifica americana di MIRI. Gillian Wright hè u capu di a squadra scientifica europea di MIRI.
Alistair Glasse di l'ATC, UK hè u scientistu di i strumenti MIRI è Michael Ressler hè u scientistu di u prughjettu americanu à JPL. Laszlo Tamas di l'ATC di u Regnu Unitu dirige l'Unione Europea. U sviluppu di u criorefrigeratore MIRI hè statu guidatu è gestitu da JPL in cullaburazione cù u Goddard Space Flight Center di a NASA in Greenbelt, Maryland, è Northrop Grumman in Redondo Beach, California.