Enjenyè yo ap fè yon "akseptasyon" enstriman enfrawouj mitan Teleskòp Espasyal James Webb la nan Sant Vòl Espasyal Goddard NASA a apre yo fin kite Wayòm Ini a.
Teknisyen vòl JPL yo, Johnny Melendez (adwat) ak Joe Mora, enspekte kriyorefwadisè MIRI a anvan yo voye l bay Northrop Grumman nan Redondo Beach, Kalifòni. La, yo tache refwadisè a ak kò teleskòp Webb la.
Pati sa a nan enstriman MIRI a, ke yo wè nan Laboratwa Appleton nan Rutherford, Wayòm Ini, gen detektè enfrawouj. Kriyorefwadisè a sitiye lwen detektè a paske li fonksyone nan yon tanperati ki pi wo. Yon tib ki pote elyòm frèt konekte de seksyon yo.
MIRI (agoch) chita sou yon travès balans nan Northrop Grumman nan Redondo Beach pandan enjenyè yo ap prepare pou itilize yon teknik teknik pou tache l ak Modil Enstriman Syantifik Entegre a (ISIM). ISIM nan se nwayo Webb la, kat enstriman syantifik ki loje teleskòp la.
Anvan enstriman MIRI a — youn nan kat enstriman syantifik ki sou obsèvatwa a — ka fonksyone, li dwe refwadi rive nan tanperati ki pi frèt matyè ka rive.
Teleskòp Espasyal James Webb NASA a, ki pwograme pou lanse 24 desanm, se pi gwo obsèvatwa espasyal nan listwa, epi li gen yon travay ki egalman difisil: kolekte limyè enfrawouj nan kwen byen lwen nan linivè a, pou pèmèt syantis yo sonde estrikti ak orijin linivè a. Linivè nou an ak plas nou ladan l.
Anpil objè kosmik — tankou zetwal ak planèt, ak gaz ak pousyè yo fòme a — emèt limyè enfrawouj, pafwa yo rele radyasyon tèmik. Men, pifò lòt objè cho yo emèt menm jan an tou, tankou griy pen, moun, ak aparèy elektwonik. Sa vle di kat enstriman enfrawouj Webb yo ka detekte pwòp limyè enfrawouj yo. Pou diminye emisyon sa yo, enstriman an dwe trè frèt — anviwon 40 Kelvin, oswa mwens 388 degre Farennayt (mwens 233 degre Sèlsiyis). Men, pou fonksyone byen, detektè ki andedan enstriman enfrawouj mitan an, oswa MIRI, dwe vin pi frèt: anba 7 Kelvin (mwens 448 degre Farennayt, oswa mwens 266 degre Sèlsiyis).
Sa se jis kèk degre anlè zewo absoli (0 Kelvin) – tanperati ki pi frèt teyorikman posib, byenke li pa janm fizikman aksesib paske li reprezante absans konplè nenpòt chalè. (Sepandan, MIRI se pa enstriman imaj ki pi frèt k ap opere nan espas.)
Tanperati a esansyèlman se yon mezi vitès atòm yo ap deplase, epi anplis deteksyon pwòp limyè enfrawouj yo, detektè Webb yo ka deklanche pa pwòp vibrasyon tèmik yo. MIRI detekte limyè nan yon seri enèji ki pi ba pase twa lòt enstriman yo. Kòm rezilta, detektè li yo pi sansib a vibrasyon tèmik. Siyal endezirab sa yo se sa astwonòm yo rele "bri," epi yo ka simonte siyal fèb Webb ap eseye detekte yo.
Apre lansman an, Webb pral deplwaye yon vizyè gwosè yon teren tenis ki pwoteje MIRI ak lòt enstriman yo kont chalè solèy la, sa ki pèmèt yo refwadi pasivman. Apati anviwon 77 jou apre lansman an, kriyorefwadisè MIRI a pral pran 19 jou pou diminye tanperati detektè enstriman an anba 7 Kelvin.
“Li relativman fasil pou refwadi bagay yo nan tanperati sa a sou Latè, souvan pou aplikasyon syantifik oswa endistriyèl,” te di Konstantin Penanen, yon ekspè nan kriyorefwadisè nan Laboratwa Propulsion Jet NASA a nan Sid Kalifòni, ki jere enstriman MIRI a pou NASA. “Men, sistèm sa yo ki baze sou Latè yo trè ankonbran epi yo pa efikas nan enèji. Pou yon obsèvatwa espasyal, nou bezwen yon refwadisè ki fizikman kontra enfòmèl ant, efikas nan enèji, epi li dwe trè fyab paske nou pa ka soti al ranje li. Se konsa, sa yo se defi nou fè fas a, nan sans sa a, mwen ta di kriyorefwadisè MIRI yo definitivman nan premye plan.”
Youn nan objektif syantifik Webb se etidye pwopriyete premye zetwal ki te fòme nan linivè a. Kamera enfrawouj Webb la oswa enstriman NIRCam la pral kapab detekte objè ki trè lwen sa yo, epi MIRI pral ede syantis yo konfime ke sous limyè fèb sa yo se gwoup zetwal premye jenerasyon, olye de zetwal dezyèm jenerasyon ki te fòme pita nan yon evolisyon galaksi.
Lè MIRI gade nyaj pousyè ki pi epè pase enstriman enfrawouj ki toupre yo, li pral revele kote zetwal yo fèt. Li pral detekte tou molekil yo jwenn souvan sou Latè — tankou dlo, diyoksid kabòn ak metàn, ansanm ak molekil mineral wòch tankou silikat — nan anviwònman fre yo ozalantou zetwal ki toupre yo, kote planèt yo ka fòme. Enstriman enfrawouj ki toupre yo pi bon pou detekte molekil sa yo kòm vapè nan anviwònman ki pi cho, alòske MIRI ka wè yo kòm glas.
“Lè nou konbine ekspètiz ameriken ak ewopeyen, nou devlope MIRI kòm puisans Webb, ki pral pèmèt astwonòm atravè lemond reponn gwo kesyon sou kijan zetwal, planèt ak galaksi fòme ak evolye,” te di Gillian Wright, ko-chèf ekip syantifik MIRI a ak Envestigatè Prensipal Ewopeyen pou enstriman an nan Sant Teknoloji Astronomik Wayòm Ini a (UK ATC).
Kriyorefwadisè MIRI a itilize gaz elyòm—ase pou ranpli anviwon nèf balon fèt—pou retire chalè nan detektè enstriman an. De konpresè elektrik ponpe elyòm nan yon tib ki pwolonje rive kote detektè a ye a. Tib la pase nan yon blòk metal ki tache ak detektè a tou; elyòm ki refwadi a absòbe chalè anplis nan blòk la, sa ki kenbe tanperati fonksyònman detektè a anba 7 Kelvin. Gaz ki chofe a (men ki toujou frèt) retounen nan konpresè a, kote li ekspilse chalè anplis la, epi sik la rekòmanse. Fondamantalman, sistèm nan sanble ak sa yo itilize nan frijidè ak èkondisyone kay yo.
Tiyo ki pote elyòm yo fèt ak asye pur plake lò epi yo mwens pase yon dizyèm pous (2.5 mm) an dyamèt. Li pwolonje apeprè 30 pye (10 mèt) soti nan konpresè ki sitiye nan zòn bis veso espasyal la rive nan detektè MIRI a nan eleman teleskòp optik ki sitiye dèyè miwa prensipal siwo myèl obsèvatwa a. Materyèl yo rele yon asanblaj gwo kay won deplwayab, oswa DTA, konekte de zòn yo. Lè yo chaje pou lansman, DTA a konprese, yon ti jan tankou yon piston, pou ede enstale obsèvatwa ki ranje a nan pwoteksyon anlè fize a. Yon fwa nan espas, gwo kay won an pral pwolonje pou separe bis veso espasyal ki nan tanperati chanm nan ak enstriman teleskòp optik ki pi fre yo epi pèmèt parapli a ak teleskòp la deplwaye nèt.
Animasyon sa a montre ekzekisyon ideyal deplwaman Teleskòp Espasyal James Webb la kèk èdtan ak jou apre lansman an. Ekspansyon asanble gwo kay won santral deplwayab la pral ogmante distans ki genyen ant de pati MIRI yo. Yo konekte pa tib elikoidal ak elyòm refwadi.
Men, pwosesis elongasyon an egzije pou tib elyòm lan pwolonje ak asanble gwo kay won ekspansibl la. Kidonk tib la vlope tankou yon resò, se poutèt sa enjenyè MIRI yo te bay pati sa a nan tib la tinon "Slinky".
“Gen kèk defi nan travay sou yon sistèm ki kouvri plizyè rejyon nan obsèvatwa a,” te di Analyn Schneider, responsab pwogram JPL MIRI. “Rejyon diferan sa yo dirije pa diferan òganizasyon oswa sant, tankou Northrop Grumman ak Goddard Space Flight Center NASA ameriken an, nou oblije pale ak tout moun. Pa gen okenn lòt pyès ki nan konpitè sou teleskòp la ki bezwen fè sa, kidonk se yon defi inik pou MIRI. Li te definitivman yon long liy pou wout cryocoolers MIRI a, epi nou pare pou wè li nan espas.”
Teleskòp Espasyal James Webb la pral lanse an 2021 kòm pi gwo obsèvatwa syans espasyal nan mond lan. Webb pral devwale mistè sistèm solè nou an, gade mond byen lwen otou lòt zetwal yo, epi eksplore estrikti misterye ak orijin linivè nou an ak kote nou ye a. Webb se yon inisyativ entènasyonal ki dirije pa NASA ak patnè li yo ESA (Ajans Espasyal Ewopeyen an) ak Ajans Espasyal Kanadyen an.
Yo te devlope MIRI grasa yon patenarya 50-50 ant NASA ak ESA (Ajans Espasyal Ewopeyen an). JPL dirije efò Etazini pou MIRI, epi yon konsòsyòm miltinasyonal enstiti astwonomik Ewopeyen yo kontribye nan ESA. George Rieke nan Inivèsite Arizona se lidè ekip syantifik MIRI a nan Etazini. Gillian Wright se chèf ekip syantifik MIRI a nan Ewòp.
Alistair Glasse nan ATC, UK se syantis enstriman MIRI epi Michael Ressler se syantis pwojè ameriken nan JPL. Laszlo Tamas nan ATC UK a responsab Inyon Ewopeyen an. Devlopman kriyorefwadisè MIRI a te dirije epi jere pa JPL an kolaborasyon avèk Sant Vòl Espasyal Goddard NASA a nan Greenbelt, Maryland, ak Northrop Grumman nan Redondo Beach, Kalifòni.