Ingeniariek James Webb espazio teleskopioaren erdi-infragorri tresnaren "onarpena" egiten dute NASAren Goddard espazio hegaldi zentroan, Erresuma Batutik irten ondoren.
JPLko hegaldi teknikari Johnny Melendezek (eskuinean) eta Joe Morak MIRI kriohozkailua ikuskatzen dute Kaliforniako Redondo Beacheko Northrop Grummanera bidali aurretik. Han, hozkailua Webb teleskopioaren gorputzari lotuta dago.
MIRI tresnaren zati honek, Rutherfordeko (Erresuma Batua) Appleton laborategian ikusten denak, infragorri detektagailuak ditu. Kriohozkailua detektagailutik urrun dago, tenperatura altuagoan funtzionatzen duelako. Helio hotza daraman hodi batek lotzen ditu bi atalak.
MIRI (ezkerrean) oreka-habe batean dago Redondo Beacheko Northrop Grumman-en, ingeniariek garabi bat erabiltzeko prestatzen ari diren bitartean Integrated Scientific Instrument Moduluari (ISIM) lotzeko. ISIM Webb-en muina da, teleskopioa hartzen duten lau zientzia-tresnak.
MIRI tresna —behatokiko lau zientzia-tresnetako bat— funtzionatu aurretik, materiak lor dezakeen tenperatura hotzenera hoztu behar da.
NASAren James Webb espazio teleskopioa, abenduaren 24an jaurtitzekoa dena, historiako espazio-behatokirik handiena da, eta zeregin ikaragarria du: unibertsoaren txoko urrunetatik argi infragorria biltzea, zientzialariek unibertsoaren egitura eta jatorria aztertzeko aukera izan dezaten. Gure unibertsoa eta bertan dugun lekua.
Objektu kosmiko askok —izarrak eta planetak barne, eta horiek eratzen dituzten gasa eta hautsa— infragorri argia igortzen dute, batzuetan erradiazio termikoa deitzen dena. Baina baita beste objektu bero gehienek ere, hala nola tostadoreek, gizakiek eta elektronikak. Horrek esan nahi du Webben lau infragorri tresnek beren infragorri argia detektatu dezaketela. Isurketa horiek murrizteko, tresna oso hotza izan behar da —40 Kelvin inguru, edo -388 Fahrenheit gradu (-233 Celsius gradu). Baina behar bezala funtzionatzeko, erdi-infragorri tresnaren, edo MIRIren, barruko detektagailuak hotzagoak izan behar dira: 7 Kelvin azpitik (-448 Fahrenheit gradu, edo -266 Celsius gradu).
Zero absolutuaren gainetik gradu batzuk besterik ez dira (0 Kelvin) – teorian posible den tenperaturarik hotzena, nahiz eta fisikoki ez den inoiz lor daitekeen, berorik ez dagoela adierazten baitu. (Hala ere, MIRI ez da espazioan funtzionatzen duen irudi-tresnarik hotzena.)
Tenperatura, funtsean, atomoen mugimenduaren abiaduraren neurria da, eta beren infragorri argia detektatzeaz gain, Webb detektagailuak beren bibrazio termikoek aktibatu ditzakete. MIRI-k beste hiru tresnek baino energia-tarte baxuagoko argia detektatzen du. Ondorioz, bere detektagailuak bibrazio termikoekiko sentikorragoak dira. Nahi gabeko seinale horiei astronomoek "zarata" deitzen diete, eta Webb-ek detektatzen saiatzen ari den seinale ahulak gaindi ditzakete.
Jaurtiketaren ondoren, Webbek tenis-pista baten tamainako bisera bat zabalduko du, MIRI eta beste tresnak eguzkiaren berotik babesteko, pasiboki hozteko aukera emanez. Jaurtiketaren ondorengo 77 egunetatik aurrera, MIRIren kriohozkailuak 19 egun beharko ditu tresnaren detektagailuen tenperatura 7 Kelvin azpitik jaisteko.
«Nahiko erraza da gauzak tenperatura horretara hoztea Lurrean, askotan aplikazio zientifiko edo industrialetarako», esan zuen Konstantin Penanenek, NASAren Hego Kaliforniako Jet Propulsion Laboratory-ko kriohozkailu adituak, MIRI tresna NASArentzat kudeatzen duena. «Baina Lurrean oinarritutako sistema horiek oso handiak eta energia aldetik eraginkorrak ez direnak dira. Espazioko behatoki baterako, fisikoki trinkoa eta energia aldetik eraginkorra den hozkailu bat behar dugu, eta oso fidagarria izan behar du, ezin baitugu konpondu. Beraz, hauek dira ditugun erronkak. Alde horretatik, esango nuke MIRI kriohozkailuak abangoardian daudela, zalantzarik gabe».
Webben helburu zientifikoetako bat unibertsoan sortu ziren lehen izarren propietateak aztertzea da. Webben infragorri hurbileko kamerak edo NIRCam tresnak objektu oso urrun hauek detektatu ahal izango ditu, eta MIRIk zientzialariei argi-iturri ahul hauek lehen belaunaldiko izarren multzoak direla baieztatzen lagunduko die, galaxia-eboluzio batean geroago sortu ziren bigarren belaunaldiko izarrak izan beharrean.
Infragorri hurbileko tresnak baino lodiagoak diren hauts-hodeiei erreparatuz, MIRI-k izarren jaioterriak agerian utziko ditu. Lurrean ohikoak diren molekulak ere detektatuko ditu —hala nola ura, karbono dioxidoa eta metanoa, baita silikatoak bezalako mineral harritsuen molekulak ere— gertuko izarren inguruko ingurune hotzetan, non planetak sor daitezkeen. Infragorri hurbileko tresnak hobeak dira molekula horiek lurrun gisa detektatzeko ingurune beroetan, MIRI-k, berriz, izotz gisa ikus ditzake.
«AEBetako eta Europako esperientziak konbinatuz, MIRI garatu dugu Webben botere gisa, eta horri esker mundu osoko astronomoek izarrak, planetak eta galaxiak nola sortzen eta eboluzionatzen diren buruzko galdera handiei erantzun ahal izango diete», adierazi du Gillian Wrightek, MIRI zientzia taldeko burukide eta Erresuma Batuko Astronomia Teknologia Zentroko (UK ATC) tresnaren Europako ikertzaile nagusiak.
MIRI kriohozkailuak helio gasa erabiltzen du —bederatzi festa-globo betetzeko adina— tresnaren detektagailuetatik beroa eramateko. Bi konpresore elektrikok helioa ponpatzen dute detektagailua dagoen tokiraino iristen den hodi batetik. Hodia detektagailuari lotuta dagoen metalezko bloke batetik igarotzen da; hoztutako helioak blokearen gehiegizko beroa xurgatzen du, detektagailuaren funtzionamendu-tenperatura 7 Kelvin azpitik mantenduz. Berotutako (baina oraindik hotza) gasa konpresoreara itzultzen da, eta han gehiegizko beroa kanporatzen du, eta zikloa berriro hasten da. Funtsean, sistema etxeko hozkailuetan eta aire girotuetan erabiltzen denaren antzekoa da.
Helioa garraiatzen duten hodiak urrez estalitako altzairu herdoilgaitzez eginda daude eta 2,5 mm-ko diametroa baino gutxiago dute. 10 metro inguru luzatzen da espazio-ontziaren bus eremuan dagoen konpresoretik behatokiaren ezti-orratz ispilu nagusiaren atzean dagoen teleskopio optikoaren elementuko MIRI detektagailuraino. Dorre zabalgarriaren muntaketa edo DTA izeneko hardwareak bi eremuak lotzen ditu. Jaurtitzeko paketatzen denean, DTA konprimitu egiten da, pistoi bat bezala, behatokia suziriaren gaineko babesean instalatzen laguntzeko. Espazioan zaudenean, dorrea luzatuko da giro-tenperaturako espazio-ontziaren busa teleskopio optiko hotzagoen instrumentuetatik bereizteko eta eguzkitako babesa eta teleskopioa guztiz zabaltzeko aukera emateko.
Animazio honek James Webb espazio teleskopioaren hedapenaren gauzatze ideala erakusten du, jaurtiketaren ondorengo ordu eta egunetan. Erdiko dorre zabalgarriaren multzoaren hedapenak MIRIren bi zatien arteko distantzia handituko du. Hoztutako helioarekin lotutako hodi helikoidalekin lotuta daude.
Baina luzapen-prozesuak helio-hodia dorre zabalgarriaren muntaketarekin luzatzea eskatzen du. Beraz, hodia malguki baten antzera kiribiltzen da, eta horregatik MIRIko ingeniariek hodiaren zati honi "Slinky" ezizena jarri zioten.
«Behatokiko hainbat eskualde hartzen dituen sistema batean lan egiteak baditu zenbait erronka», esan zuen Analyn Schneiderrek, JPL MIRI programaren arduradunak. «Eskualde desberdin hauek erakunde edo zentro desberdinek zuzentzen dituzte, besteak beste, Northrop Grummanek eta AEBetako NASAren Goddard Space Flight Centerrek; denekin hitz egin behar dugu. Teleskopioan ez dago hori egin behar duen beste hardwarerik, beraz, MIRIrentzat bakarrik den erronka bat da. Zalantzarik gabe, bide luzea izan da MIRI kriohozkailuen bidean, eta prest gaude espazioan ikusteko».
James Webb espazio teleskopioa 2021ean jaurtiko da, munduko espazio zientzia behatoki nagusi gisa. Webbek gure eguzki sistemaren misterioak argituko ditu, beste izar batzuen inguruko mundu urrunak aztertuko ditu, eta gure unibertsoaren eta gure lekuaren egitura eta jatorri misteriotsuak aztertuko ditu. Webb NASAk eta bere bazkideek, ESAk (Europako Espazio Agentzia) eta Kanadako Espazio Agentziak, zuzendutako nazioarteko ekimena da.
MIRI NASAren eta ESAren (Europako Espazio Agentzia) arteko %50eko lankidetza baten bidez garatu zen. JPLk zuzentzen du MIRIrako AEBetako ahalegina, eta Europako astronomia institutuen partzuergo multinazional batek laguntzen dio ESAri. Arizonako Unibertsitateko George Rieke da MIRIren AEBetako zientzia taldeko burua. Gillian Wright da MIRIren Europako zientzia taldeko burua.
Alistair Glasse, Erresuma Batuko ATCkoa, MIRI Tresnen Zientzialaria da eta Michael Ressler, AEBetako Proiektu Zientzialaria JPLn. Erresuma Batuko ATCko Laszlo Tamas Europar Batasunaren arduraduna da. MIRI kriohozkailuaren garapena JPLk zuzendu eta kudeatu zuen, NASAren Goddard Espazio Hegaldi Zentroarekin, Greenbelt-en, Marylanden, eta Northrop Grumman-ekin, Redondo Beach-en, Kalifornian.