Déanann innealtóirí “glacadh” ar ionstraim lár-infridhearg Teileascóp Spáis James Webb ag Ionad Eitilte Spáis Goddard NASA tar éis dóibh imeacht ón Ríocht Aontaithe.
Déanann teicneoirí eitilte JPL, Johnny Melendez (ar dheis) agus Joe Mora, iniúchadh ar an gcrió-fhuaraitheoir MIRI sula seoltar chuig Northrop Grumman i Redondo Beach, California é. Ansin, tá an fuaraitheoir ceangailte le corp teileascóp Webb.
Tá braiteoirí infridhearg sa chuid seo den ionstraim MIRI, a chonacthas i Saotharlann Appleton i Rutherford, sa Ríocht Aontaithe. Tá an crio-fhuaraitheoir suite amach ón mbrathadóir toisc go n-oibríonn sé ag teocht níos airde. Ceanglaíonn feadán ina bhfuil héiliam fuar an dá chuid.
Tá MIRI (ar chlé) ina shuí ar bhíoma cothromaíochta ag Northrop Grumman i Redondo Beach agus innealtóirí ag ullmhú chun craein lastuas a úsáid chun é a cheangal leis an Modúl Ionstraimí Eolaíochta Comhtháite (ISIM). Is é an ISIM croílár Webb, na ceithre ionstraim eolaíochta ina bhfuil an teileascóp.
Sula bhféadfaidh ionstraim MIRI — ceann de na ceithre ionstraim eolaíochta ar an réadlann — oibriú, ní mór í a fhuarú go dtí an teocht is fuaire is féidir le hábhar a bhaint amach.
Is é Teileascóp Spáis James Webb NASA, atá le seoladh ar an 24 Nollaig, an réadlann spáis is mó riamh, agus tá tasc chomh dúshlánach céanna roimhe: solas infridhearg a bhailiú ó choirnéil i bhfad i gcéin na cruinne, rud a ligeann d’eolaithe struchtúr agus bunús na cruinne a fhiosrú. Ár gcruinne agus ár n-áit ann.
Astaíonn go leor rudaí cosmacha — lena n-áirítear réaltaí agus pláinéid, agus an gás agus an deannach as a bhfoirmítear iad — solas infridhearg, ar a dtugtar radaíocht theirmeach uaireanta. Ach mar an gcéanna atá formhór na rudaí te eile, cosúil le tóstaeir, daoine, agus leictreonaic. Ciallaíonn sé sin gur féidir le ceithre ionstraim infridhearg Webb a solas infridhearg féin a bhrath. Chun na hastaíochtaí seo a laghdú, ní mór don ionstraim a bheith an-fhuar — thart ar 40 Kelvin, nó lúide 388 céim Fahrenheit (lúide 233 céim Celsius). Ach le feidhmiú i gceart, ní mór do na brathadóirí taobh istigh den ionstraim lár-infridhearg, nó MIRI, a bheith níos fuaire: faoi bhun 7 Kelvin (lúide 448 céim Fahrenheit, nó lúide 266 céim Celsius).
Níl ansin ach cúpla céim os cionn náid iomlán (0 Kelvin) – an teocht is fuaire is féidir go teoiriciúil, cé nach féidir í a bhaint amach go fisiciúil riamh mar go léiríonn sí easpa iomlán teasa. (Mar sin féin, ní hé MIRI an ionstraim íomháithe is fuaire atá ag feidhmiú sa spás.)
Is tomhas é an teocht go bunúsach ar cé chomh tapa agus atá adaimh ag bogadh, agus chomh maith le solas infridhearg féin a bhrath, is féidir brathadóirí Webb a spreagadh ag a gcreathadh teirmeach féin. Braitheann MIRI solas i raon fuinnimh níos ísle ná na trí ionstraim eile. Mar thoradh air sin, tá a bhrathadóirí níos íogaire do chreathadh teirmeach. Is iad na comharthaí nach dteastaíonn seo a thugann réalteolaithe “torann” orthu, agus is féidir leo na comharthaí laga atá Webb ag iarraidh a bhrath a shárú.
Tar éis an lainseála, imscarfaidh Webb scáthlán atá chomh mór le cúirt leadóige a chosnóidh MIRI agus ionstraimí eile ó theas na gréine, rud a ligfidh dóibh fuarú go héighníomhach. Ag tosú thart ar 77 lá tar éis an lainseála, tógfaidh sé 19 lá ar chriofhuaraitheoir MIRI teocht brathadóirí na hionstraime a laghdú go dtí faoi bhun 7 Kelvin.
“Is réasúnta éasca rudaí a fhuarú síos go dtí an teocht sin ar Domhan, go minic le haghaidh feidhmeanna eolaíocha nó tionsclaíocha,” a dúirt Konstantin Penanen, saineolaí crió-fhuaraitheora ag Saotharlann Tiomáint Scaird NASA i nDeisceart California, a bhainistíonn ionstraim MIRI do NASA. “Ach tá na córais sin atá bunaithe ar an Domhan an-toirtiúil agus neamhéifeachtúil ó thaobh fuinnimh de. I gcás réadlann spáis, teastaíonn fuaraitheoir uainn atá dlúth go fisiciúil, éifeachtúil ó thaobh fuinnimh de, agus caithfidh sé a bheith an-iontaofa mar ní féidir linn dul amach agus é a dheisiú. Mar sin is iad seo na dúshláin atá romhainn. , maidir leis sin, déarfainn go bhfuil crió-fhuaraitheora MIRI cinnte chun tosaigh.”
Ceann de spriocanna eolaíocha Webb is ea airíonna na chéad réaltaí a cruthaíodh sa chruinne a imscrúdú. Beidh ceamara gar-infridhearg Webb nó ionstraim NIRCam in ann na réada thar a bheith i bhfad i gcéin seo a bhrath, agus cabhróidh MIRI le heolaithe a dhearbhú gur braislí réaltaí den chéad ghlúin iad na foinsí solais laga seo, seachas réaltaí den dara glúin a cruthaíodh níos déanaí in éabhlóid réaltra.
Trí bhreathnú ar scamaill deannaigh atá níos tibhe ná ionstraimí gar-infridhearg, nochtfaidh MIRI áiteanna breithe réaltaí. Braithfidh sé móilíní a fhaightear go coitianta ar an Domhan freisin - amhail uisce, dé-ocsaíd charbóin agus meatán, chomh maith le móilíní mianraí creagacha amhail sileacáití - sna timpeallachtaí fuara timpeall réaltaí in aice láimhe, áit a bhféadfadh pláinéid foirmiú. Is fearr ionstraimí gar-infridhearg chun na móilíní seo a bhrath mar ghal i dtimpeallachtaí níos teo, agus is féidir le MIRI iad a fheiceáil mar oighear.
“Trí shaineolas SAM agus Eorpach a chomhcheangal, tá MIRI forbartha againn mar chumhacht Webb, rud a chuirfidh ar chumas réalteolaithe ó gach cearn den domhan ceisteanna móra a fhreagairt faoi mar a fhoirmítear agus a fhorbraíonn réaltaí, pláinéid agus réaltraí,” a dúirt Gillian Wright, Comhcheannaire fhoireann eolaíochta MIRI agus Príomh-Imscrúdaitheoir Eorpach don ionstraim ag Ionad Teicneolaíochta Réalteolaíoch na Ríochta Aontaithe (UK ATC).
Úsáideann crio-fhuaraitheoir MIRI gás héiliam—go leor chun thart ar naoi mbalún cóisire a líonadh—chun teas a iompar ó bhrathadóirí an ionstraime. Caidéileann dhá chomhbhrúiteoir leictreacha héiliam trí fheadán a shíneann go dtí an áit a bhfuil an brathadóir suite. Ritheann an feadán trí bhloc miotail atá ceangailte leis an mbrathadóir freisin; ionsúnn an héiliam fuaraithe teas breise ón mbloc, ag coinneáil teocht oibriúcháin an bhraiteora faoi bhun 7 Cealvin. Filleann an gás téite (ach fós fuar) ar an gcomhbhrúiteoir ansin, áit a scaoiltear an teas breise amach, agus tosaíonn an timthriall arís. Go bunúsach, tá an córas cosúil leis an gceann a úsáidtear i gcuisneoirí tí agus in oiriúntóirí aeir.
Tá na píopaí a iompraíonn héiliam déanta as cruach dhosmálta órphlátáilte agus tá siad níos lú ná an deichiú cuid d'orlach (2.5 mm) ar trastomhas. Síneann sé thart ar 30 troigh (10 méadar) ón gcomhbhrúiteoir atá suite i limistéar an bhus spásárthaí go dtí an brathadóir MIRI san eilimint teileascóp optúil atá suite taobh thiar de phríomhscáthán cíor meala an réadlann. Ceanglaíonn crua-earraí ar a dtugtar tionól túir imscartha, nó DTA, an dá limistéar. Nuair a bhíonn sé pacáilte le haghaidh lainseála, déantar an DTA a chomhbhrú, beagán cosúil le loine, chun cabhrú leis an réadlann stuáilte a shuiteáil sa chosaint ar bharr an roicéid. Nuair a bheidh sé sa spás, sínfidh an túr chun an bus spásárthaí teocht an tseomra a dheighilt ó na hionstraimí teileascóp optúla níos fuaire agus ligean don scáth gréine agus don teileascóp imscaradh go hiomlán.
Taispeánann an beochan seo an cur i gcrích idéalach maidir le himscaradh Teileascóp Spáis James Webb uaireanta agus laethanta tar éis an lainseála. Méadóidh leathnú an tionóil túir imscartha lárnach an t-achar idir an dá chuid den MIRI. Tá siad ceangailte le feadáin héiliceacha le héiliam fuaraithe.
Ach éilíonn an próiseas síneadh go síneofar an feadán héiliam leis an tionól túir inleathnaithe. Mar sin, cornaíonn an feadán cosúil le sprionga, agus is é sin an fáth ar thug innealtóirí MIRI an leasainm “Slinky” ar an gcuid seo den fheadán.
“Tá roinnt dúshlán ann maidir le bheith ag obair ar chóras a shíneann thar réigiúin éagsúla den réadlann,” a dúirt Analyn Schneider, bainisteoir cláir JPL MIRI. “Tá na réigiúin éagsúla seo faoi stiúir eagraíochtaí nó ionaid éagsúla, lena n-áirítear Northrop Grumman agus Ionad Eitilte Spáis Goddard de chuid NASA sna Stáit Aontaithe, caithfimid labhairt le gach duine. Níl aon chrua-earraí eile ar an teileascóp a chaithfidh é sin a dhéanamh, mar sin is dúshlán uathúil é do MIRI. Is cinnte gur fada an bóthar a bhí ann do chriofhuaraitheoirí MIRI, agus táimid réidh le feiceáil é sa spás.”
Seolfar Teileascóp Spáis James Webb in 2021 mar an réadlann eolaíochta spáis is fearr ar domhan. Nochtfaidh Webb rúndiamhra ár ngrianchórais, féachfaidh sé ar dhomhain i bhfad i gcéin timpeall réaltaí eile, agus iniúchfaidh sé struchtúir agus bunús mistéireach ár gcruinne agus ár n-áite féin. Is tionscnamh idirnáisiúnta é Webb faoi stiúir NASA agus a comhpháirtithe ESA (Gníomhaireacht Spáis na hEorpa) agus Gníomhaireacht Spáis Cheanada.
Forbraíodh MIRI trí chomhpháirtíocht 50-50 idir NASA agus ESA (Gníomhaireacht Spáis na hEorpa). Tá JPL i gceannas ar iarrachtaí SAM do MIRI, agus cuireann comhghuaillíocht ilnáisiúnta d'institiúidí réalteolaíocha Eorpacha le ESA. Is é George Rieke ó Ollscoil Arizona ceannaire fhoireann eolaíochta SAM MIRI. Is í Gillian Wright ceann fhoireann eolaíochta Eorpach MIRI.
Is é Alistair Glasse ó ATC, an Ríocht Aontaithe, Eolaí Ionstraimí MIRI agus is é Michael Ressler Eolaí Tionscadail SAM ag JPL. Tá Laszlo Tamas ó ATC na Ríochta Aontaithe i gceannas ar an Aontas Eorpach. Bhí JPL i gceannas agus i mbainistiú fhorbairt an chriofhuaraitheora MIRI i gcomhar le hIonad Eitilte Spáis Goddard NASA i Greenbelt, Maryland, agus Northrop Grumman i Redondo Beach, California.