યુકેથી પ્રસ્થાન કર્યા પછી નાસાના ગોડાર્ડ સ્પેસ ફ્લાઇટ સેન્ટર ખાતે એન્જિનિયરો જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપના મિડ-ઇન્ફ્રારેડ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટનો "સ્વીકાર" કરે છે.
JPL ફ્લાઇટ ટેકનિશિયન જોની મેલેન્ડેઝ (જમણે) અને જો મોરા MIRI ક્રાયોકૂલરને કેલિફોર્નિયાના રેડોન્ડો બીચ પર નોર્થ્રોપ ગ્રુમેન મોકલતા પહેલા તેનું નિરીક્ષણ કરે છે. ત્યાં, કુલર વેબ ટેલિસ્કોપના શરીર સાથે જોડાયેલ છે.
યુકેના રૂથરફોર્ડમાં એપલટન લેબોરેટરીમાં જોવા મળેલા MIRI સાધનના આ ભાગમાં ઇન્ફ્રારેડ ડિટેક્ટર છે. ક્રાયોકૂલર ડિટેક્ટરથી દૂર સ્થિત છે કારણ કે તે ઊંચા તાપમાને કાર્ય કરે છે. ઠંડા હિલીયમ વહન કરતી નળી બે વિભાગોને જોડે છે.
MIRI (ડાબે) રેડોન્ડો બીચ પર નોર્થ્રોપ ગ્રુમેન ખાતે બેલેન્સ બીમ પર બેસે છે કારણ કે એન્જિનિયરો ઓવરહેડ ક્રેનનો ઉપયોગ કરીને તેને ઇન્ટિગ્રેટેડ સાયન્ટિફિક ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ મોડ્યુલ (ISIM) સાથે જોડવાની તૈયારી કરી રહ્યા છે. ISIM એ વેબનું મુખ્ય ભાગ છે, ચાર વિજ્ઞાન સાધનો જે ટેલિસ્કોપને રાખે છે.
વેધશાળા પરના ચાર વિજ્ઞાન સાધનોમાંથી એક - MIRI સાધન કાર્ય કરી શકે તે પહેલાં, તેને પદાર્થ પહોંચી શકે તેવા લગભગ સૌથી ઠંડા તાપમાન સુધી ઠંડુ કરવું આવશ્યક છે.
નાસાનું જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ, જે 24 ડિસેમ્બરે લોન્ચ થવાનું છે, તે ઇતિહાસનું સૌથી મોટું અવકાશ વેધશાળા છે, અને તેનું કાર્ય પણ એટલું જ મુશ્કેલ છે: બ્રહ્માંડના દૂરના ખૂણાઓમાંથી ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ એકત્રિત કરવો, જેનાથી વૈજ્ઞાનિકો બ્રહ્માંડની રચના અને ઉત્પત્તિની તપાસ કરી શકે. આપણું બ્રહ્માંડ અને તેમાં આપણું સ્થાન.
ઘણા કોસ્મિક પદાર્થો - જેમાં તારાઓ અને ગ્રહો અને તેમાંથી બનતા ગેસ અને ધૂળનો સમાવેશ થાય છે - ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે, જેને ક્યારેક થર્મલ રેડિયેશન પણ કહેવાય છે. પરંતુ મોટાભાગની અન્ય ગરમ વસ્તુઓ, જેમ કે ટોસ્ટર, માનવ અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ પણ આવું જ કરે છે. તેનો અર્થ એ કે વેબના ચાર ઇન્ફ્રારેડ સાધનો તેમના પોતાના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશને શોધી શકે છે. આ ઉત્સર્જન ઘટાડવા માટે, સાધન ખૂબ ઠંડુ હોવું જોઈએ - લગભગ 40 કેલ્વિન, અથવા માઇનસ 388 ડિગ્રી ફેરનહીટ (માઇનસ 233 ડિગ્રી સેલ્સિયસ). પરંતુ યોગ્ય રીતે કાર્ય કરવા માટે, મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ સાધન, અથવા MIRI, ની અંદરના ડિટેક્ટર ઠંડા થવા જોઈએ: 7 કેલ્વિન (માઇનસ 448 ડિગ્રી ફેરનહીટ, અથવા માઇનસ 266 ડિગ્રી સેલ્સિયસ) થી નીચે.
તે નિરપેક્ષ શૂન્ય (0 કેલ્વિન) થી માત્ર થોડા ડિગ્રી ઉપર છે - સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય સૌથી ઠંડુ તાપમાન, જોકે તે ક્યારેય ભૌતિક રીતે પહોંચી શકાતું નથી કારણ કે તે કોઈપણ ગરમીની સંપૂર્ણ ગેરહાજરી દર્શાવે છે. (જોકે, MIRI એ અવકાશમાં કાર્યરત સૌથી ઠંડુ ઇમેજિંગ સાધન નથી.)
તાપમાન મૂળભૂત રીતે અણુઓ કેટલી ઝડપથી ગતિ કરી રહ્યા છે તેનું માપ છે, અને તેમના પોતાના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશને શોધવા ઉપરાંત, વેબ ડિટેક્ટર તેમના પોતાના થર્મલ સ્પંદનો દ્વારા ટ્રિગર થઈ શકે છે. MIRI અન્ય ત્રણ સાધનો કરતાં ઓછી ઉર્જા શ્રેણીમાં પ્રકાશ શોધે છે. પરિણામે, તેના ડિટેક્ટર થર્મલ સ્પંદનો પ્રત્યે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે. આ અનિચ્છનીય સંકેતો એ છે જેને ખગોળશાસ્ત્રીઓ "અવાજ" કહે છે, અને તેઓ વેબ જે ઝાંખા સંકેતો શોધવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે તેને દબાવી શકે છે.
લોન્ચ પછી, વેબ ટેનિસ-કોર્ટ-કદના વિઝરનો ઉપયોગ કરશે જે MIRI અને અન્ય સાધનોને સૂર્યની ગરમીથી રક્ષણ આપે છે, જેનાથી તેઓ નિષ્ક્રિય રીતે ઠંડુ થઈ શકે છે. લોન્ચ થયાના લગભગ 77 દિવસ પછી, MIRI ના ક્રાયોકૂલરને ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટના ડિટેક્ટરનું તાપમાન 7 કેલ્વિનથી નીચે લાવવામાં 19 દિવસ લાગશે.
"પૃથ્વી પર તે તાપમાન સુધી વસ્તુઓને ઠંડુ કરવું પ્રમાણમાં સરળ છે, ઘણીવાર વૈજ્ઞાનિક અથવા ઔદ્યોગિક ઉપયોગો માટે," દક્ષિણ કેલિફોર્નિયામાં નાસાની જેટ પ્રોપલ્શન લેબોરેટરીના ક્રાયોકૂલર નિષ્ણાત કોન્સ્ટેન્ટિન પેનાનેને જણાવ્યું હતું. , જે નાસા માટે MIRI સાધનનું સંચાલન કરે છે. "પરંતુ તે પૃથ્વી-આધારિત સિસ્ટમો ખૂબ જ ભારે અને ઊર્જા-કાર્યક્ષમ નથી. અવકાશ વેધશાળા માટે, આપણને એક કૂલરની જરૂર છે જે ભૌતિક રીતે કોમ્પેક્ટ, ઊર્જા-કાર્યક્ષમ હોય, અને તે ખૂબ જ વિશ્વસનીય હોવું જોઈએ કારણ કે આપણે બહાર જઈને તેને ઠીક કરી શકતા નથી. તેથી આ પડકારો છે જેનો આપણે સામનો કરીએ છીએ. , તે સંદર્ભમાં, હું કહીશ કે MIRI ક્રાયોકૂલર્સ ચોક્કસપણે મોખરે છે."
વેબના વૈજ્ઞાનિક ધ્યેયોમાંનો એક બ્રહ્માંડમાં બનેલા પ્રથમ તારાઓના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાનો છે. વેબનો નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ કેમેરા અથવા NIRCam સાધન આ અત્યંત દૂરના પદાર્થોને શોધી શકશે, અને MIRI વૈજ્ઞાનિકોને પુષ્ટિ કરવામાં મદદ કરશે કે પ્રકાશના આ ઝાંખા સ્ત્રોતો પ્રથમ પેઢીના તારાઓના સમૂહ છે, બીજી પેઢીના તારાઓ નહીં જે પછીથી ગેલેક્સી ઉત્ક્રાંતિમાં રચાયા હતા.
નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ સાધનો કરતાં જાડા ધૂળના વાદળોને જોઈને, MIRI તારાઓના જન્મસ્થળોને જાહેર કરશે. તે પૃથ્વી પર સામાન્ય રીતે જોવા મળતા અણુઓ - જેમ કે પાણી, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને મિથેન, તેમજ સિલિકેટ જેવા ખડકાળ ખનિજોના અણુઓ - નજીકના તારાઓની આસપાસના ઠંડા વાતાવરણમાં પણ શોધી કાઢશે, જ્યાં ગ્રહો બની શકે છે. નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ સાધનો ગરમ વાતાવરણમાં આ અણુઓને વરાળ તરીકે શોધવામાં વધુ સારી રીતે કાર્ય કરે છે, જ્યારે MIRI તેમને બરફ તરીકે જોઈ શકે છે.
"યુએસ અને યુરોપિયન કુશળતાને જોડીને, અમે MIRI ને વેબની શક્તિ તરીકે વિકસાવ્યું છે, જે વિશ્વભરના ખગોળશાસ્ત્રીઓને તારાઓ, ગ્રહો અને તારાવિશ્વો કેવી રીતે બને છે અને વિકસિત થાય છે તે અંગેના મોટા પ્રશ્નોના જવાબ આપવા સક્ષમ બનાવશે," ગિલિયન રાઈટે જણાવ્યું હતું, MIRI વિજ્ઞાન ટીમના સહ-નેતા અને યુકે એસ્ટ્રોનોમિકલ ટેકનોલોજી સેન્ટર (યુકે એટીસી) ખાતે સાધન માટે યુરોપિયન મુખ્ય તપાસકર્તા.
MIRI ક્રાયોકૂલર ઉપકરણના ડિટેક્ટરમાંથી ગરમી દૂર કરવા માટે હિલીયમ ગેસનો ઉપયોગ કરે છે - જે લગભગ નવ પાર્ટી ફુગ્ગાઓ ભરી શકે છે. બે ઇલેક્ટ્રિક કોમ્પ્રેસર ડિટેક્ટર સ્થિત હોય ત્યાં સુધી વિસ્તરેલી ટ્યુબ દ્વારા હિલીયમ પંપ કરે છે. ટ્યુબ ધાતુના બ્લોકમાંથી પસાર થાય છે જે ડિટેક્ટર સાથે પણ જોડાયેલ છે; ઠંડુ થયેલ હિલીયમ બ્લોકમાંથી વધારાની ગરમી શોષી લે છે, ડિટેક્ટરનું કાર્યકારી તાપમાન 7 કેલ્વિનથી નીચે રાખે છે. ગરમ (પરંતુ હજુ પણ ઠંડુ) ગેસ પછી કોમ્પ્રેસરમાં પાછો ફરે છે, જ્યાં તે વધારાની ગરમીને બહાર કાઢે છે, અને ચક્ર ફરીથી શરૂ થાય છે. મૂળભૂત રીતે, આ સિસ્ટમ ઘરગથ્થુ રેફ્રિજરેટર અને એર કન્ડીશનરમાં વપરાતી સિસ્ટમ જેવી જ છે.
હિલીયમ વહન કરતી પાઈપો સોનાના ઢોળવાળા સ્ટેનલેસ સ્ટીલના બનેલા હોય છે અને તેનો વ્યાસ એક ઇંચ (2.5 મીમી) ના દસમા ભાગ કરતા ઓછો હોય છે. તે અવકાશયાન બસ વિસ્તારમાં સ્થિત કોમ્પ્રેસરથી વેધશાળાના હનીકોમ્બ પ્રાથમિક દર્પણ પાછળ સ્થિત ઓપ્ટિકલ ટેલિસ્કોપ તત્વમાં MIRI ડિટેક્ટર સુધી લગભગ 30 ફૂટ (10 મીટર) સુધી વિસ્તરે છે. ડિપ્લોયેબલ ટાવર એસેમ્બલી, અથવા DTA તરીકે ઓળખાતું હાર્ડવેર, બે વિસ્તારોને જોડે છે. જ્યારે લોન્ચ માટે પેક કરવામાં આવે છે, ત્યારે DTA ને સંકુચિત કરવામાં આવે છે, પિસ્ટનની જેમ, રોકેટની ટોચ પરના રક્ષણમાં સંગ્રહિત વેધશાળા સ્થાપિત કરવામાં મદદ કરવા માટે. એકવાર અવકાશમાં પહોંચ્યા પછી, ટાવર રૂમ-તાપમાન અવકાશયાન બસને ઠંડા ઓપ્ટિકલ ટેલિસ્કોપ સાધનોથી અલગ કરવા માટે વિસ્તૃત થશે અને સનશેડ અને ટેલિસ્કોપને સંપૂર્ણપણે તૈનાત કરવાની મંજૂરી આપશે.
આ એનિમેશન લોન્ચ થયાના કલાકો અને દિવસો પછી જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ ડિપ્લોયમેન્ટના આદર્શ અમલીકરણને દર્શાવે છે. સેન્ટ્રલ ડિપ્લોયેબલ ટાવર એસેમ્બલીના વિસ્તરણથી MIRI ના બે ભાગો વચ્ચેનું અંતર વધશે. તેઓ ઠંડા હિલીયમ સાથે હેલિકલ ટ્યુબ દ્વારા જોડાયેલા છે.
પરંતુ વિસ્તરણ પ્રક્રિયા માટે હિલીયમ ટ્યુબને વિસ્તૃત ટાવર એસેમ્બલી સાથે લંબાવવી જરૂરી છે. તેથી ટ્યુબ કોઇલ સ્પ્રિંગની જેમ બને છે, તેથી જ MIRI એન્જિનિયરોએ ટ્યુબના આ ભાગને "સ્લિંકી" નામ આપ્યું છે.
"વેધશાળાના અનેક પ્રદેશોને આવરી લેતી સિસ્ટમ પર કામ કરવામાં કેટલાક પડકારો છે," JPL MIRI પ્રોગ્રામ મેનેજર એનાલિન સ્નેઇડરે જણાવ્યું. "આ વિવિધ પ્રદેશોનું નેતૃત્વ વિવિધ સંસ્થાઓ અથવા કેન્દ્રો દ્વારા કરવામાં આવે છે, જેમાં નોર્થ્રોપ ગ્રુમેન અને યુએસ નાસાના ગોડાર્ડ સ્પેસ ફ્લાઇટ સેન્ટરનો સમાવેશ થાય છે, આપણે દરેક સાથે વાત કરવી પડશે. ટેલિસ્કોપ પર બીજું કોઈ હાર્ડવેર નથી જેને તે કરવાની જરૂર હોય, તેથી તે MIRI માટે અનન્ય પડકાર છે. MIRI ક્રાયોકૂલર્સ રોડ માટે ચોક્કસપણે લાંબી લાઇન રહી છે, અને અમે તેને અવકાશમાં જોવા માટે તૈયાર છીએ."
જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ 2021 માં વિશ્વની અગ્રણી અવકાશ વિજ્ઞાન વેધશાળા તરીકે લોન્ચ થશે. વેબ આપણા સૌરમંડળના રહસ્યો ઉઘાડશે, અન્ય તારાઓની આસપાસના દૂરના વિશ્વો પર નજર નાખશે અને આપણા બ્રહ્માંડ અને આપણા સ્થાનની રહસ્યમય રચનાઓ અને ઉત્પત્તિનું અન્વેષણ કરશે. વેબ એ NASA અને તેના ભાગીદારો ESA (યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી) અને કેનેડિયન સ્પેસ એજન્સી દ્વારા સંચાલિત એક આંતરરાષ્ટ્રીય પહેલ છે.
MIRI ને NASA અને ESA (યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી) વચ્ચે 50-50 ભાગીદારી દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું. JPL MIRI માટે યુએસ પ્રયાસોનું નેતૃત્વ કરે છે, અને યુરોપિયન ખગોળશાસ્ત્રીય સંસ્થાઓનું એક બહુરાષ્ટ્રીય સંઘ ESA માં યોગદાન આપે છે. એરિઝોના યુનિવર્સિટીના જ્યોર્જ રીકે MIRI ના યુએસ વિજ્ઞાન ટીમના નેતા છે. ગિલિયન રાઈટ MIRI ની યુરોપિયન વૈજ્ઞાનિક ટીમના વડા છે.
ATC, UK ના એલિસ્ટેર ગ્લાસે MIRI ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ સાયન્ટિસ્ટ છે અને માઈકલ રેસલર JPL માં યુએસ પ્રોજેક્ટ સાયન્ટિસ્ટ છે. UK ના લાસ્ઝલો ટામાસ ATC યુરોપિયન યુનિયનના ઇન્ચાર્જ છે. MIRI ક્રાયોકૂલરના વિકાસનું નેતૃત્વ અને સંચાલન JPL દ્વારા ગ્રીનબેલ્ટ, મેરીલેન્ડમાં NASA ના ગોડાર્ડ સ્પેસ ફ્લાઇટ સેન્ટર અને કેલિફોર્નિયાના રેડોન્ડો બીચમાં નોર્થ્રોપ ગ્રુમેન સાથે સહયોગથી કરવામાં આવ્યું હતું.