مهندسان پس از عزیمت از بریتانیا، در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا، مراسم «پذیرش» ابزار مادون قرمز میانی تلسکوپ فضایی جیمز وب را انجام می‌دهند.
جانی ملندز (راست) و جو مورا، تکنسین‌های پرواز JPL، قبل از ارسال خنک‌کننده MIRI به شرکت نورثروپ گرومن در ردوندو بیچ، کالیفرنیا، آن را بررسی می‌کنند. در آنجا، خنک‌کننده به بدنه تلسکوپ وب متصل شده است.
این بخش از دستگاه MIRI که در آزمایشگاه اپلتون در رادرفورد، انگلستان دیده می‌شود، حاوی آشکارسازهای مادون قرمز است. کرایوکولر به دلیل عملکرد در دمای بالاتر، دور از آشکارساز قرار گرفته است. یک لوله حامل هلیوم سرد، دو بخش را به هم متصل می‌کند.
MIRI (سمت چپ) روی یک تیرک تعادل در شرکت نورثروپ گرومن در ردوندو بیچ قرار دارد، در حالی که مهندسان آماده می‌شوند تا با استفاده از یک جرثقیل سقفی آن را به ماژول ابزار علمی یکپارچه (ISIM) متصل کنند. ISIM هسته اصلی وب است، چهار ابزار علمی که تلسکوپ را در خود جای داده‌اند.
پیش از آنکه ابزار MIRI - یکی از چهار ابزار علمی این رصدخانه - بتواند به کار بیفتد، باید تا نزدیک به سردترین دمایی که ماده می‌تواند به آن برسد، سرد شود.
تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا که قرار است در ۲۴ دسامبر به فضا پرتاب شود، بزرگترین رصدخانه فضایی تاریخ است و وظیفه‌ای به همان اندازه دلهره‌آور دارد: جمع‌آوری نور مادون قرمز از گوشه و کنار دورافتاده کیهان، که به دانشمندان اجازه می‌دهد ساختار و ریشه‌های کیهان را بررسی کنند. کیهان ما و جایگاه ما در آن.
بسیاری از اجرام کیهانی - از جمله ستارگان و سیارات، و گاز و غباری که از آنها تشکیل می‌شوند - نور مادون قرمز ساطع می‌کنند که گاهی اوقات تابش حرارتی نامیده می‌شود. اما اکثر اشیاء گرم دیگر، مانند توسترها، انسان‌ها و لوازم الکترونیکی نیز همینطور هستند. این بدان معناست که چهار ابزار مادون قرمز وب می‌توانند نور مادون قرمز خود را تشخیص دهند. برای کاهش این تابش‌ها، این ابزار باید بسیار سرد باشد - حدود ۴۰ کلوین یا منفی ۳۸۸ درجه فارنهایت (منفی ۲۳۳ درجه سانتیگراد). اما برای عملکرد صحیح، آشکارسازهای داخل ابزار مادون قرمز میانی یا MIRI باید سردتر شوند: زیر ۷ کلوین (منفی ۴۴۸ درجه فارنهایت یا منفی ۲۶۶ درجه سانتیگراد).
این تنها چند درجه بالاتر از صفر مطلق (0 کلوین) است - سردترین دمایی که از نظر تئوری ممکن است، اگرچه هرگز از نظر فیزیکی قابل دستیابی نیست زیرا نشان‌دهنده فقدان کامل هرگونه گرما است. (با این حال، MIRI سردترین ابزار تصویربرداری فعال در فضا نیست.)
دما اساساً معیاری برای سنجش سرعت حرکت اتم‌ها است و آشکارسازهای وب علاوه بر تشخیص نور مادون قرمز خود، می‌توانند توسط ارتعاشات حرارتی خود نیز فعال شوند. MIRI نور را در محدوده انرژی پایین‌تری نسبت به سه ابزار دیگر تشخیص می‌دهد. در نتیجه، آشکارسازهای آن به ارتعاشات حرارتی حساس‌تر هستند. این سیگنال‌های ناخواسته همان چیزی هستند که ستاره‌شناسان آن را «نویز» می‌نامند و می‌توانند سیگنال‌های ضعیفی را که وب سعی در تشخیص آنها دارد، تحت الشعاع قرار دهند.
پس از پرتاب، وب یک پوشش محافظ به اندازه زمین تنیس را مستقر خواهد کرد که MIRI و سایر ابزارها را از گرمای خورشید محافظت می‌کند و به آنها اجازه می‌دهد تا به صورت غیرفعال خنک شوند. از حدود ۷۷ روز پس از پرتاب، خنک‌کننده‌ی سرمای MIRI، ۱۹ روز طول خواهد کشید تا دمای آشکارسازهای ابزار را به زیر ۷ کلوین کاهش دهد.
کنستانتین پنانن، متخصص کرایوکولر در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در جنوب کالیفرنیا، که مدیریت ابزار MIRI را برای ناسا بر عهده دارد، گفت: «سرد کردن چیزها تا آن دما روی زمین، اغلب برای کاربردهای علمی یا صنعتی، نسبتاً آسان است.» اما این سیستم‌های زمینی بسیار حجیم و از نظر انرژی ناکارآمد هستند. برای یک رصدخانه فضایی، به خنک‌کننده‌ای نیاز داریم که از نظر فیزیکی جمع‌وجور، از نظر انرژی کارآمد باشد و باید بسیار قابل اعتماد باشد زیرا نمی‌توانیم آن را تعمیر کنیم. بنابراین اینها چالش‌هایی هستند که با آنها روبرو هستیم. در این زمینه، می‌توانم بگویم که کرایوکولرهای MIRI قطعاً در خط مقدم هستند.
یکی از اهداف علمی وب، مطالعه‌ی ویژگی‌های اولین ستارگانی است که در کیهان شکل گرفته‌اند. دوربین فروسرخ نزدیک وب یا ابزار NIRCam قادر به شناسایی این اجرام بسیار دور خواهد بود و MIRI به دانشمندان کمک خواهد کرد تا تأیید کنند که این منابع نور ضعیف، خوشه‌هایی از ستارگان نسل اول هستند، نه ستارگان نسل دوم که بعداً در تکامل کهکشانی شکل گرفته‌اند.
با مشاهده ابرهای غباری که ضخیم‌تر از ابزارهای فروسرخ نزدیک هستند، MIRI زادگاه ستارگان را آشکار خواهد کرد. همچنین مولکول‌هایی را که معمولاً روی زمین یافت می‌شوند - مانند آب، دی‌اکسید کربن و متان، و همچنین مولکول‌های کانی‌های سنگی مانند سیلیکات‌ها - در محیط‌های سرد اطراف ستارگان نزدیک، جایی که ممکن است سیارات تشکیل شوند، شناسایی خواهد کرد. ابزارهای فروسرخ نزدیک در تشخیص این مولکول‌ها به صورت بخار در محیط‌های گرم‌تر بهتر هستند، در حالی که MIRI می‌تواند آنها را به صورت یخ ببیند.
گیلیان رایت، سرپرست مشترک تیم علمی MIRI و محقق اصلی اروپایی این ابزار در مرکز فناوری نجومی بریتانیا (UK ATC)، گفت: «با ترکیب تخصص‌های آمریکایی و اروپایی، MIRI را به عنوان قدرت وب توسعه داده‌ایم که ستاره‌شناسان سراسر جهان را قادر می‌سازد تا به سؤالات بزرگی در مورد چگونگی شکل‌گیری و تکامل ستارگان، سیارات و کهکشان‌ها پاسخ دهند.»
کرایوکلر MIRI از گاز هلیوم - به اندازه‌ای که می‌تواند حدود نه بادکنک را پر کند - برای انتقال گرما از آشکارسازهای دستگاه استفاده می‌کند. دو کمپرسور الکتریکی، هلیوم را از طریق لوله‌ای که تا محل قرارگیری آشکارساز امتداد دارد، پمپ می‌کنند. این لوله از میان یک بلوک فلزی که به آشکارساز نیز متصل است، عبور می‌کند. هلیوم خنک‌شده گرمای اضافی را از بلوک جذب می‌کند و دمای عملیاتی آشکارساز را زیر 7 کلوین نگه می‌دارد. سپس گاز گرم‌شده (اما هنوز سرد) به کمپرسور برمی‌گردد، جایی که گرمای اضافی را دفع می‌کند و چرخه دوباره شروع می‌شود. اساساً، این سیستم مشابه سیستمی است که در یخچال‌های خانگی و دستگاه‌های تهویه مطبوع استفاده می‌شود.
لوله‌هایی که هلیوم را حمل می‌کنند از جنس فولاد ضد زنگ با روکش طلا هستند و قطر آنها کمتر از یک دهم اینچ (2.5 میلی‌متر) است. این لوله حدود 10 متر (30 فوت) از کمپرسور واقع در ناحیه باس فضاپیما تا آشکارساز MIRI در عنصر تلسکوپ نوری واقع در پشت آینه اصلی لانه زنبوری رصدخانه امتداد دارد. سخت‌افزاری به نام مجموعه برج قابل استقرار یا DTA، این دو ناحیه را به هم متصل می‌کند. هنگامی که برای پرتاب بسته‌بندی می‌شود، DTA، کمی شبیه پیستون، فشرده می‌شود تا به نصب رصدخانه ذخیره شده در محافظ بالای موشک کمک کند. پس از قرار گرفتن در فضا، برج امتداد می‌یابد تا باس فضاپیما که در دمای اتاق است را از ابزارهای تلسکوپ نوری خنک‌تر جدا کند و به سایبان و تلسکوپ اجازه دهد تا به طور کامل مستقر شوند.
این انیمیشن، اجرای ایده‌آل استقرار تلسکوپ فضایی جیمز وب را ساعت‌ها و روزهای پس از پرتاب نشان می‌دهد. گسترش مجموعه برج مرکزی قابل استقرار، فاصله بین دو بخش MIRI را افزایش می‌دهد. آن‌ها توسط لوله‌های مارپیچی با هلیوم خنک‌شده به هم متصل شده‌اند.
اما فرآیند افزایش طول مستلزم آن است که لوله هلیوم با مجموعه برج قابل انبساط، کشیده شود. بنابراین لوله مانند فنر می‌پیچد، به همین دلیل مهندسان MIRI این قسمت از لوله را «Slinky» نامیدند.
آنالین اشنایدر، مدیر برنامه MIRI در JPL، گفت: «کار بر روی سیستمی که چندین منطقه از رصدخانه را در بر می‌گیرد، چالش‌هایی دارد. این مناطق مختلف توسط سازمان‌ها یا مراکز مختلفی از جمله نورثروپ گرومن و مرکز پرواز فضایی گودارد ناسای ایالات متحده هدایت می‌شوند، ما باید با همه صحبت کنیم. هیچ سخت‌افزار دیگری روی تلسکوپ وجود ندارد که نیاز به انجام این کار داشته باشد، بنابراین این یک چالش منحصر به فرد برای MIRI است. قطعاً صف طولانی برای سردکننده‌های MIRI وجود داشته است و ما آماده‌ایم تا آن را در فضا ببینیم.»
تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال ۲۰۲۱ به عنوان برترین رصدخانه علوم فضایی جهان به فضا پرتاب خواهد شد. وب اسرار منظومه شمسی ما را آشکار خواهد کرد، به جهان‌های دوردست اطراف ستارگان دیگر نگاه خواهد کرد و ساختارها و ریشه‌های اسرارآمیز جهان و مکان ما را کاوش خواهد کرد. وب یک ابتکار بین‌المللی است که توسط ناسا و شرکای آن ESA (آژانس فضایی اروپا) و آژانس فضایی کانادا رهبری می‌شود.
MIRI از طریق همکاری ۵۰-۵۰ بین ناسا و ESA (آژانس فضایی اروپا) توسعه داده شد. JPL رهبری تلاش‌های ایالات متحده برای MIRI را بر عهده دارد و یک کنسرسیوم چندملیتی از مؤسسات نجومی اروپایی به ESA کمک می‌کنند. جورج ریک از دانشگاه آریزونا، رهبر تیم علمی MIRI در ایالات متحده است. گیلیان رایت، رئیس تیم علمی MIRI در اروپا است.
آلیستر گلس از ATC انگلستان، دانشمند ابزار MIRI و مایکل رسلر دانشمند پروژه ایالات متحده در JPL هستند. لازلو تاماس از ATC انگلستان، مسئول اتحادیه اروپا است. توسعه کرایوکولر MIRI توسط JPL با همکاری مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت، مریلند و نورثروپ گرومن در ردوندو بیچ، کالیفرنیا رهبری و مدیریت شد.