Bidh innleadairean a’ dèanamh “gabhail ri” ionnsramaid meadhan-infridhearg Teileasgop Fànais James Webb aig Ionad Itealaich Fànais Goddard aig NASA às dèidh dhaibh falbh às an RA.
Tha teicneòlaichean itealaich JPL, Johnny Melendez (deas) agus Joe Mora, a’ sgrùdadh crio-fhuaradair MIRI mus tèid a chuir gu Northrop Grumman ann an Redondo Beach, California. An sin, tha am fuaradair ceangailte ri corp teileasgop Webb.
Tha lorgairean infridhearg sa phàirt seo den ionnsramaid MIRI, a chithear aig Appleton Laboratory ann an Rutherford, RA. Tha an crio-fhuaradair suidhichte air falbh bhon lorgaire oir tha e ag obair aig teòthachd nas àirde. Tha tiùb a’ giùlan helium fuar a’ ceangal an dà earrann.
Tha MIRI (clì) na shuidhe air giùlan cothromachaidh aig Northrop Grumman ann an Tràigh Redondo fhad ’s a tha innleadairean ag ullachadh airson crann os cionn a chleachdadh gus a cheangal ris a’ Mhodal Ionnsramaid Saidheansail Amalaichte (ISIM). Is e an ISIM cridhe Webb, na ceithir ionnstramaidean saidheans anns a bheil an teileasgop.
Mus urrainn don ionnsramaid MIRI — aon de na ceithir ionnsramaidean saidheans air an ionad-amhairc — obrachadh, feumar a fhuarachadh chun teòthachd as fhuaire as urrainn do chùis a ruighinn.
’S e Teileasgop Fànais James Webb aig NASA, a thathar an dùil a chur air bhog air 24 Dùbhlachd, an ionad-amhairc fànais as motha ann an eachdraidh, agus tha obair a cheart cho dùbhlanach aige: solas infridhearg a chruinneachadh bho oiseanan iomallach na cruinne-cè, a’ leigeil le luchd-saidheans sgrùdadh a dhèanamh air structar agus tùs na cruinne-cè. Ar cruinne-cè agus ar n-àite innte.
Bidh mòran nithean cosmach - a’ gabhail a-steach reultan agus planaidean, agus an gas agus an duslach às a bheil iad a’ cruthachadh - a’ leigeil a-mach solas infridhearg, ris an canar rèididheachd teirmeach uaireannan. Ach tha a’ mhòr-chuid de nithean blàth eile, leithid tostair, daoine, agus electronics, cuideachd. Tha sin a’ ciallachadh gum faod ceithir innealan infridhearg Webb an solas infridhearg fhèin a lorg. Gus na sgaoilidhean sin a lughdachadh, feumaidh an inneal a bhith glè fhuar - timcheall air 40 Kelvin, no minus 388 ceum Fahrenheit (minus 233 ceum Celsius). Ach gus obrachadh gu ceart, feumaidh na lorgairean taobh a-staigh an inneal meadhan-infridhearg, no MIRI, fàs nas fhuaire: fo 7 Kelvin (minus 448 ceum Fahrenheit, no minus 266 ceum Celsius).
Chan eil sin ach beagan cheuman os cionn neoni iomlan (0 Kelvin) – an teòthachd as fhuaire a tha comasach a rèir teòiridh, ged nach gabh a ruighinn gu corporra a-riamh oir tha e a’ riochdachadh dìth teas sam bith gu tur. (Ach, chan e MIRI an ionnstramaid ìomhaighean as fhuaire a tha ag obair san fhànais.)
Gu bunaiteach, ’s e tomhas a th’ ann an teòthachd air cho luath ’s a tha dadaman a’ gluasad, agus a bharrachd air an solas infridhearg fhèin a lorg, faodar lorgairean Webb a bhrosnachadh leis na crithidhean teirmeach aca fhèin. Bidh MIRI a’ lorg solas ann an raon lùtha nas ìsle na na trì ionnstramaidean eile. Mar thoradh air an sin, tha na lorgairean aige nas mothachaile air crithidhean teirmeach. Is e na comharran mì-mhiannach seo a chanas speuradairean “fuaim”, agus faodaidh iad na comharran lag a tha Webb a’ feuchainn ri lorg a shàrachadh.
Às dèidh a chur air bhog, cuiridh Webb sgàilean meud cùirt teanas an sàs a dhìonas MIRI agus ionnstramaidean eile bho theas na grèine, a’ leigeil leotha fuarachadh gu fulangach. A’ tòiseachadh mu 77 latha às dèidh a chur air bhog, bheir e 19 latha air crio-fhuaradair MIRI teòthachd lorgairean an ionnstramaid a lùghdachadh gu fo 7 Kelvin.
“Tha e caran furasta rudan fhuarachadh sìos chun na teòthachd sin air an Talamh, gu tric airson tagraidhean saidheansail no gnìomhachais," thuirt Konstantin Penanen, eòlaiche crio-fhuarachaidh aig Jet Propulsion Laboratory aig NASA ann an Deas Chalifornia, a bhios a’ riaghladh ionnstramaid MIRI airson NASA. “Ach tha na siostaman sin stèidhichte air an Talamh gu math mòr agus neo-èifeachdach a thaobh lùtha. Airson ionad-amhairc fànais, feumaidh sinn fuaradair a tha teann gu corporra, èifeachdach a thaobh lùtha, agus feumaidh e a bhith gu math earbsach oir chan urrainn dhuinn a dhol a-mach agus a chàradh. Mar sin is iad sin na dùbhlain a tha romhainn. , a thaobh sin, chanainn gu bheil crio-fhuaradairean MIRI gu cinnteach aig fìor thoiseach.”
Is e aon de na h-amasan saidheansail aig Webb sgrùdadh a dhèanamh air feartan a’ chiad rionnagan a chaidh a chruthachadh anns a’ chruinne-cè. Bidh camara faisg air infridhearg Webb no inneal NIRCam comasach air na nithean fad às seo a lorg, agus cuidichidh MIRI luchd-saidheans gus dearbhadh gur e cruinneachaidhean de rionnagan den chiad ghinealach a th’ anns na stòran solais lag seo, seach rionnagan den dàrna ginealach a chaidh a chruthachadh nas fhaide air adhart ann an mean-fhàs reul-chrios.
Le bhith a’ coimhead air neòil duslach a tha nas tiugh na ionnstramaidean faisg air infridhearg, nochdaidh MIRI àiteachan-breith rionnagan. Lorgaidh e cuideachd moileciuilean a lorgar gu cumanta air an Talamh - leithid uisge, carbon dà-ogsaid agus meatàn, a bharrachd air moileciuilean de mhèinnirean creagach leithid silicates - anns na h-àrainneachdan fionnar timcheall air rionnagan faisg air làimh, far am faodadh planaidean cruthachadh. Tha ionnstramaidean faisg air infridhearg nas fheàrr air na moileciuilean sin a lorg mar cheò ann an àrainneachdan nas teotha, agus chì MIRI iad mar deigh.
“Le bhith a’ cothlamadh eòlas nan SA agus eòlas na Roinn Eòrpa, tha sinn air MIRI a leasachadh mar chumhachd Webb, a leigeas le reul-eòlaichean bho air feadh an t-saoghail ceistean mòra a fhreagairt mu mar a bhios reultan, planaidean agus reul-chriosan a’ cruthachadh agus ag atharrachadh,” thuirt Gillian Wright, Co-stiùiriche sgioba saidheans MIRI agus Prìomh Neach-rannsachaidh Eòrpach airson an ionnstramaid aig Ionad Teicneòlais Reul-eòlais na RA (UK ATC).
Bidh an crio-fhuaradair MIRI a’ cleachdadh gas helium—gu leòr airson timcheall air naoi bailiùnaichean pàrtaidh a lìonadh—gus teas a ghiùlan air falbh bho lorgairean an ionnstramaid. Bidh dà cho-èitear dealain a’ pumpadh helium tro phìob a tha a’ sìneadh chun àite far a bheil an lorgaire. Bidh an tiùb a’ ruith tro bhloca meatailt a tha cuideachd ceangailte ris an lorgaire; bidh an helium fuarach a’ gabhail a-steach cus teas bhon bhloc, a’ cumail teòthachd obrachaidh an lorgaire fo 7 Kelvin. Bidh an gas teasachaidh (ach fhathast fuar) an uairsin a’ tilleadh chun cho-èitear, far am bi e a’ cur a-mach an teas a bharrachd, agus bidh an cearcall a’ tòiseachadh a-rithist. Gu bunaiteach, tha an siostam coltach ris an fhear a thathas a’ cleachdadh ann an fridsichean taighe agus innealan-adhair.
Tha na pìoban a bhios a’ giùlan helium air an dèanamh de stàilinn gun smal òr-phlàtaichte agus tha iad nas lugha na aon deicheamh cuid de òirleach (2.5 mm) ann an trast-thomhas. Tha e a’ sìneadh mu 30 troigh (10 meatairean) bhon inneal-teannachaidh a tha suidhichte ann an raon bus an t-soithich-fànais chun an lorgaire MIRI anns an eileamaid teileasgop optigeach a tha suidhichte air cùl prìomh sgàthan cìr-mheala an amharclann. Tha bathar-cruaidh ris an canar co-chruinneachadh tùir so-ruigsinneach, no DTA, a’ ceangal an dà raon. Nuair a thèid a phacaigeadh airson a chuir air bhog, tha an DTA air a dhlùthadh, beagan coltach ri piston, gus cuideachadh le bhith a’ stàladh an amharclann stòraidh a-steach don dìon air mullach na rocaid. Aon uair ‘s gu bheil e san fhànais, leudaichidh an tùr gus am bus soitheach-fànais aig teòthachd an t-seòmair a sgaradh bho na h-ionnstramaidean teileasgop optigeach nas fhuaire agus leigeil leis an sgàilean-grèine agus an teileasgop a bhith air an cleachdadh gu h-iomlan.
Tha an dealbh-beò seo a’ sealltainn mar a chaidh Teileasgop Fànais James Webb a chur an gnìomh gu h-iomchaidh uairean is làithean às dèidh a’ chuir air bhog. Meudaichidh leudachadh co-chruinneachadh an tùir mheadhanaich a ghabhas a chur a-mach an t-astar eadar an dà phàirt den MIRI. Tha iad ceangailte ri chèile le tiùban helical le helium fuarach.
Ach tha am pròiseas sìneadh ag iarraidh gun tèid an tiùb helium a leudachadh leis an tùr a ghabhas leudachadh. Mar sin bidh an tiùb a’ lùbadh mar fhuaran, agus is e sin as coireach gun tug innleadairean MIRI am far-ainm “Slinky” air a’ phàirt seo den tiùb.
“Tha dùbhlain ann a bhith ag obair air siostam a tha a’ dol thairis air iomadh roinn den ionad-amhairc,” thuirt Analyn Schneider, manaidsear prògram JPL MIRI. “Tha na diofar roinnean seo air an stiùireadh le diofar bhuidhnean no ionadan, nam measg Northrop Grumman agus Ionad Itealaich Fànais Goddard aig NASA sna SA, feumaidh sinn bruidhinn ri a h-uile duine. Chan eil bathar-cruaidh eile air an teileasgop a dh’ fheumas sin a dhèanamh, agus mar sin tha e na dhùbhlan sònraichte do MIRI. Tha e gu cinnteach air a bhith na loidhne fhada airson rathad crio-fhuaradairean MIRI, agus tha sinn deiseil airson fhaicinn san fhànais.”
Thèid Teileasgop Fànais James Webb a chur air bhog ann an 2021 mar phrìomh ionad-amhairc saidheans fànais an t-saoghail. Bidh Webb a’ fuasgladh dìomhaireachdan ar siostam grèine, a’ coimhead ri saoghalan fad às timcheall air rionnagan eile, agus a’ sgrùdadh structaran agus tùsan dìomhair ar cruinne-cè agus ar n-àite. Tha Webb na iomairt eadar-nàiseanta air a stiùireadh le NASA agus a com-pàirtichean ESA (Buidheann Fànais na h-Eòrpa) agus Buidheann Fànais Chanada.
Chaidh MIRI a leasachadh tro chom-pàirteachas 50-50 eadar NASA agus ESA (Buidheann Fànais na h-Eòrpa). Tha JPL a’ stiùireadh oidhirp nan SA airson MIRI, agus tha co-bhanntachd ioma-nàiseanta de ionadan reul-eòlais Eòrpach a’ cur ri ESA. ’S e George Rieke à Oilthigh Arizona ceannard sgioba saidheans MIRI sna SA. ’S i Gillian Wright ceannard sgioba saidheansail Eòrpach MIRI.
’S e Alistair Glasse à ATC, RA, Saidheansair Ionnsramaidean MIRI agus ’s e Michael Ressler Saidheansair Pròiseict nan SA aig JPL. Tha Laszlo Tamas à ATC na RA a’ ruith an Aonaidh Eòrpaich. Chaidh leasachadh crio-fhuaradair MIRI a stiùireadh agus a riaghladh le JPL ann an co-obrachadh le Ionad Itealaich Fànais Goddard aig NASA ann an Greenbelt, Maryland, agus Northrop Grumman ann an Tràigh Redondo, California.