Injiniyoyin sun gudanar da "karɓar" kayan aikin James Webb Space Telescope na tsakiyar infrared a Cibiyar Jiragen Sama ta Goddard ta NASA bayan sun tashi daga Burtaniya.
Masu fasaha a fannin jirgin sama na JPL Johnny Melendez (dama) da Joe Mora sun duba na'urar sanyaya iska ta MIRI kafin su kai ta Northrop Grumman a Redondo Beach, California. A can, an haɗa na'urar sanyaya iskar ga jikin na'urar hangen nesa ta Webb.
Wannan ɓangaren kayan aikin MIRI, wanda aka gani a dakin gwaje-gwaje na Appleton da ke Rutherford, Birtaniya, ya ƙunshi na'urorin gano infrared. Na'urar sanyaya iska tana nesa da na'urar gano iska saboda tana aiki a yanayin zafi mafi girma. Bututu mai ɗauke da helium mai sanyi yana haɗa sassan biyu.
MIRI (hagu) yana zaune a kan ma'aunin ma'auni a Northrop Grumman a Redondo Beach yayin da injiniyoyi ke shirin amfani da crane na sama don haɗa shi da Integrated Scientific Instrument Module (ISIM). ISIM shine tsakiyar Webb, kayan aikin kimiyya guda huɗu waɗanda ke ɗauke da na'urar hangen nesa.
Kafin kayan aikin MIRI - ɗaya daga cikin kayan aikin kimiyya guda huɗu da ke kan wurin lura - ya yi aiki, dole ne a sanyaya shi zuwa kusan zafin da ya fi sanyi da abubuwa za su iya kaiwa.
Na'urar hangen nesa ta sararin samaniya ta James Webb ta NASA, wadda aka shirya ƙaddamar da ita a ranar 24 ga Disamba, ita ce babbar cibiyar lura da sararin samaniya a tarihi, kuma tana da aiki mai wahala kamar haka: tattara hasken infrared daga kusurwoyi masu nisa na sararin samaniya, wanda ke ba masana kimiyya damar bincika tsarin da asalin sararin samaniya. Sararin samaniyarmu da wurinmu a cikinta.
Abubuwa da yawa na sararin samaniya - gami da taurari da duniyoyi, da iskar gas da ƙura da suke samarwa - suna fitar da hasken infrared, wanda wani lokacin ake kira hasken zafi. Amma haka ma yawancin sauran abubuwa masu ɗumi, kamar injinan gasa burodi, mutane, da na'urorin lantarki. Wannan yana nufin kayan aikin infrared guda huɗu na Webb na iya gano hasken infrared nasu. Don rage waɗannan hayaki, kayan aikin dole ne ya yi sanyi sosai - kimanin Kelvin 40, ko kuma ƙasa da digiri 388 Fahrenheit (ƙasa da digiri 233 Celsius). Amma don yin aiki yadda ya kamata, na'urorin ganowa a cikin kayan aikin infrared na tsakiyar infrared, ko MIRI, dole ne su yi sanyi sosai: ƙasa da digiri 7 Kelvin (ƙasa da digiri 448 Fahrenheit, ko ƙasa da digiri 266 Celsius).
Wannan digiri kaɗan ne kawai sama da sifili (0 Kelvin) - zafin jiki mafi sanyi a ka'ida, kodayake ba za a iya samu ba a zahiri saboda yana wakiltar rashin wani zafi gaba ɗaya. (Duk da haka, MIRI ba shine kayan aikin hoto mafi sanyi da ke aiki a sararin samaniya ba.)
Zafin jiki a zahiri ma'auni ne na yadda ƙwayoyin halitta ke tafiya da sauri, kuma baya ga gano hasken infrared nasu, na'urorin gano Webb za su iya haifar da su ta hanyar girgizar zafi ta kansu. MIRI tana gano haske a cikin ƙaramin kewayon kuzari fiye da sauran kayan aikin guda uku. Sakamakon haka, na'urorin gano shi sun fi saurin kamuwa da girgizar zafi. Waɗannan siginar da ba a so su ne abin da masana ilmin taurari ke kira "hayaniya," kuma suna iya shawo kan siginar da Webb ke ƙoƙarin ganowa.
Bayan ƙaddamar da shi, Webb zai yi amfani da wani abin rufe fuska mai girman filin wasan tennis wanda ke kare MIRI da sauran kayan aiki daga zafin rana, wanda ke ba su damar yin sanyi ba tare da ɓata lokaci ba. Tun daga kimanin kwanaki 77 bayan ƙaddamar da shi, na'urar sanyaya iska ta MIRI za ta ɗauki kwanaki 19 don rage zafin na'urorin gano kayan aikin zuwa ƙasa da 7 Kelvin.
"Yana da sauƙi a sanyaya abubuwa zuwa yanayin zafi a Duniya, sau da yawa don aikace-aikacen kimiyya ko masana'antu," in ji Konstantin Penanen, ƙwararre kan cryocooler a Dakin Gwaji na Jet Propulsion na NASA da ke Kudancin California., wanda ke kula da kayan aikin MIRI na NASA. "Amma waɗannan tsarin da ke tushen Duniya suna da girma sosai kuma ba su da tasiri ga makamashi. Ga wurin lura da sararin samaniya, muna buƙatar mai sanyaya wanda yake da ƙarfi a zahiri, mai inganci ga makamashi, kuma dole ne ya kasance abin dogaro sosai saboda ba za mu iya fita mu gyara shi ba. Don haka waɗannan su ne ƙalubalen da muke fuskanta. , a wannan fanni, zan ce MIRI cryocoolers tabbas suna kan gaba."
Ɗaya daga cikin manufofin kimiyya na Webb shine yin nazarin halayen taurarin farko da suka samo asali a sararin samaniya. Kyamarar Webb mai kusa da infrared ko kayan aikin NIRCam za su iya gano waɗannan abubuwa masu nisa sosai, kuma MIRI zai taimaka wa masana kimiyya su tabbatar da cewa waɗannan tushen haske marasa ƙarfi tarin taurari ne na ƙarni na farko, maimakon taurari na ƙarni na biyu waɗanda suka samo asali daga baya a cikin juyin halittar taurari.
Ta hanyar duba gajimaren ƙura waɗanda suka fi kauri fiye da kayan aikin kusa da infrared, MIRI zai bayyana asalin taurari. Hakanan zai gano ƙwayoyin da aka saba samu a Duniya - kamar ruwa, carbon dioxide da methane, da kuma ƙwayoyin ma'adanai na dutse kamar silicates - a cikin yanayin sanyi da ke kewaye da taurarin da ke kusa, inda taurari za su iya samuwa. Kayan aikin kusa da infrared sun fi kyau wajen gano waɗannan ƙwayoyin a matsayin tururi a cikin yanayi mafi zafi, yayin da MIRI zai iya ganin su a matsayin kankara.
"Ta hanyar haɗa ƙwarewar Amurka da Turai, mun haɓaka MIRI a matsayin ƙarfin Webb, wanda zai ba masana ilmin taurari daga ko'ina cikin duniya damar amsa manyan tambayoyi game da yadda taurari, duniyoyi da taurari ke samuwa da kuma yadda suke tasowa," in ji Gillian Wright, shugaban ƙungiyar kimiyya ta MIRI kuma Babban Mai Bincike na Turai don kayan aikin a Cibiyar Fasaha ta Astronomical ta Burtaniya (UK ATC).
Na'urar sanyaya iskar gas ta MIRI tana amfani da iskar gas ta helium—wanda ya isa ya cika kusan balloons tara—don ɗaukar zafi daga na'urorin gano kayan aikin. Na'urorin sanyaya iskar lantarki guda biyu suna fitar da helium ta cikin bututun da ya faɗaɗa zuwa inda na'urar gano kayan aikin take. Bututun yana ratsa wani tubalin ƙarfe wanda shi ma aka haɗa shi da na'urar gano kayan; na'urar sanyaya iskar helium tana shan zafi mai yawa daga toshewar, tana kiyaye zafin aikin na'urar ganowa ƙasa da 7 Kelvin. Iskar da aka dumama (amma har yanzu tana sanyi) sannan ta koma cikin na'urar sanyaya iskar, inda take fitar da zafi mai yawa, kuma zagayowar ta sake farawa. Ainihin, tsarin yana kama da wanda ake amfani da shi a cikin firiji da kwandishan gida.
Bututun da ke ɗauke da helium an yi su ne da ƙarfe mai launin zinare kuma diamitansu bai wuce kashi ɗaya cikin goma na inci ba (2.5 mm). Yana da nisan ƙafa 30 (mita 10) daga matsewar da ke yankin bas ɗin sararin samaniya zuwa na'urar gano MIRI a cikin abin hangen nesa na gani wanda ke bayan madubin zuma na babban madubin mai lura da na'urar. Kayan aiki da ake kira taron hasumiya mai amfani, ko DTA, suna haɗa yankunan biyu. Lokacin da aka cika su don harbawa, ana matse DTA, kamar piston, don taimakawa wajen shigar da wurin lura da aka tara a cikin kariyar da ke saman rokar. Da zarar ya shiga sararin samaniya, hasumiyar za ta faɗaɗa don raba bas ɗin jirgin sama mai zafin ɗaki daga kayan aikin hangen nesa masu sanyi kuma ta ba da damar inuwar rana da na'urar hangen nesa su yi aiki gaba ɗaya.
Wannan zane-zanen yana nuna cikakken aiwatar da aikin James Webb Space Telescope awanni da kwanaki bayan ƙaddamar da shi. Faɗaɗa hasumiyar da za a iya tura ta tsakiya za ta ƙara nisan da ke tsakanin sassan biyu na MIRI. Ana haɗa su da bututun helical tare da helium mai sanyaya.
Amma tsarin tsawaitawa yana buƙatar a faɗaɗa bututun helium tare da haɗa hasumiyar da za a iya faɗaɗawa. Don haka naɗewar bututun kamar maɓuɓɓuga ce, shi ya sa injiniyoyin MIRI suka yi wa wannan ɓangaren bututun lakabi da "Slinky".
"Akwai wasu ƙalubale wajen aiki a kan tsarin da ya mamaye yankuna da dama na wurin lura," in ji Analyn Schneider, manajan shirin JPL MIRI. "Waɗannan yankuna daban-daban suna ƙarƙashin jagorancin ƙungiyoyi ko cibiyoyi daban-daban, ciki har da Northrop Grumman da Cibiyar Jiragen Sama ta Goddard ta NASA ta Amurka, dole ne mu yi magana da kowa. Babu wani kayan aiki a kan na'urar hangen nesa da ke buƙatar yin hakan, don haka ƙalubale ne na musamman ga MIRI. Tabbas dogon layi ne ga titin MIRI cryocoolers, kuma mun shirya ganin sa a sararin samaniya."
Za a ƙaddamar da na'urar hangen nesa ta sararin samaniya ta James Webb a shekarar 2021 a matsayin babbar cibiyar nazarin kimiyyar sararin samaniya a duniya. Webb za ta bayyana sirrin tsarin hasken rana, ta duba duniyoyi masu nisa da ke kewaye da sauran taurari, sannan ta binciko gine-gine da asalin sararin samaniyarmu da wurinmu masu ban mamaki. Webb wani shiri ne na duniya wanda NASA da abokan hulɗarta ESA (Hukumar Sararin Samaniya ta Turai) da Hukumar Sararin Samaniya ta Kanada suka jagoranta.
An haɓaka MIRI ta hanyar haɗin gwiwa tsakanin NASA da ESA (Hukumar Sararin Samaniya ta Turai). JPL tana jagorantar ƙoƙarin Amurka na MIRI, kuma haɗin gwiwar cibiyoyin ilmin taurari na Turai na ƙasashe da yawa yana ba da gudummawa ga ESA. George Rieke na Jami'ar Arizona shine shugaban ƙungiyar kimiyya ta Amurka ta MIRI. Gillian Wright shine shugaban ƙungiyar kimiyya ta Turai ta MIRI.
Alistair Glasse na ATC, Birtaniya masanin kimiyyar kayan aiki ne na MIRI kuma Michael Ressler masanin kimiyyar ayyukan Amurka ne a JPL. Laszlo Tamas na Burtaniya ATC yana gudanar da Tarayyar Turai. JPL ne ya jagoranci kuma ya kula da ci gaban MIRI cryocoler tare da haɗin gwiwar Cibiyar Jiragen Sama ta Goddard ta NASA da ke Greenbelt, Maryland, da Northrop Grumman a Redondo Beach, California.