Para insinyur nganakake "panrimaan" instrumen inframerah tengah Teleskop Luar Angkasa James Webb ing Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA sawise budhal saka Inggris.
Teknisi penerbangan JPL Johnny Melendez (tengen) lan Joe Mora mriksa cryocooler MIRI sadurunge dikirim menyang Northrop Grumman ing Redondo Beach, California. Ing kana, pendingin dipasang ing awak teleskop Webb.
Bagean saka instrumen MIRI iki, sing katon ing Laboratorium Appleton ing Rutherford, Inggris, ngemot detektor inframerah. Cryocooler dumunung adoh saka detektor amarga beroperasi ing suhu sing luwih dhuwur. Tabung sing nggawa helium adhem nyambungake rong bagean kasebut.
MIRI (kiwa) lungguh ing balok keseimbangan ing Northrop Grumman ing Redondo Beach nalika para insinyur nyiapake nggunakake crane overhead kanggo masang menyang Modul Instrumen Ilmiah Terpadu (ISIM). ISIM minangka inti Webb, papat instrumen sains sing dadi papan teleskop kasebut.
Sadurunge instrumen MIRI — salah siji saka papat instrumen sains ing observatorium — bisa dioperasikake, instrumen kasebut kudu didinginkan nganti meh suhu paling adhem sing bisa digayuh materi.
Teleskop Luar Angkasa James Webb saka NASA, sing dijadwalake diluncurake tanggal 24 Desember, minangka observatorium luar angkasa paling gedhe sajrone sejarah, lan duwe tugas sing padha angel: ngumpulake cahya inframerah saka pojok-pojok jagad raya sing adoh, saengga para ilmuwan bisa nyelidiki struktur lan asal-usul jagad raya. Jagad raya kita lan panggonan kita ing njero jagad raya kasebut.
Akeh obyek kosmik — kalebu lintang lan planet, lan gas lan bledug saka ngendi obyek kasebut kawangun — ngetokake cahya inframerah, kadhangkala diarani radiasi termal. Nanging umume obyek anget liyane, kaya pemanggang roti, manungsa, lan elektronik, uga kaya ngono. Tegese papat instrumen inframerah Webb bisa ndeteksi cahya inframerah dhewe. Kanggo nyuda emisi kasebut, instrumen kasebut kudu adhem banget — udakara 40 Kelvin, utawa minus 388 derajat Fahrenheit (minus 233 derajat Celsius). Nanging supaya bisa berfungsi kanthi bener, detektor ing njero instrumen inframerah tengah, utawa MIRI, kudu saya adhem: ing ngisor 7 Kelvin (minus 448 derajat Fahrenheit, utawa minus 266 derajat Celsius).
Kuwi mung sawetara derajat ing ndhuwur nol absolut (0 Kelvin) – suhu paling adhem sacara teoritis bisa, sanajan ora tau bisa digayuh sacara fisik amarga nuduhake ora ana panas. (Nanging, MIRI dudu instrumen pencitraan paling adhem sing beroperasi ing luar angkasa.)
Suhu iku sakjatine ukuran sepira cepet atom obah, lan saliyane ndeteksi cahya inframerah dhewe, detektor Webb bisa dipicu dening getaran termal dhewe. MIRI ndeteksi cahya ing kisaran energi sing luwih endhek tinimbang telung instrumen liyane. Akibate, detektor luwih sensitif marang getaran termal. Sinyal sing ora dikarepake iki diarani "swara" dening para astronom, lan bisa ngalahake sinyal samar sing dicoba dideteksi Webb.
Sawisé diluncurake, Webb bakal masang visor ukuran lapangan tenis sing nglindhungi MIRI lan instrumen liyané saka panas srengéngé, saéngga bisa adhem kanthi pasif. Diwiwiti udakara 77 dina sawisé diluncurake, cryocooler MIRI bakal mbutuhaké wektu 19 dina kanggo nyuda suhu detektor instrumen dadi kurang saka 7 Kelvin.
"Relatif gampang kanggo ngademake barang nganti suhu kasebut ing Bumi, asring kanggo aplikasi ilmiah utawa industri," ujare Konstantin Penanen, ahli cryocooler ing Laboratorium Propulsi Jet NASA ing California Kidul. , sing ngatur instrumen MIRI kanggo NASA. "Nanging sistem berbasis Bumi kasebut gedhe banget lan ora efisien energi. Kanggo observatorium luar angkasa, kita butuh pendingin sing kompak sacara fisik, efisien energi, lan kudu dipercaya banget amarga kita ora bisa metu lan ndandani. Dadi iki tantangan sing kita adhepi. , babagan iki, aku bakal ujar manawa cryocooler MIRI mesthi ana ing ngarep."
Salah sawijining tujuan ilmiah Webb yaiku nyinaoni sifat-sifat lintang pisanan sing kawangun ing jagad raya. Kamera inframerah cedhak Webb utawa instrumen NIRCam bakal bisa ndeteksi obyek sing adoh banget iki, lan MIRI bakal mbantu para ilmuwan ngonfirmasi manawa sumber cahya sing samar iki minangka kluster lintang generasi pertama, dudu lintang generasi kapindho sing kawangun mengko ing evolusi galaksi.
Kanthi ndeleng mega bledug sing luwih kandel tinimbang instrumen inframerah cedhak, MIRI bakal mbukak papan kelairan lintang. Iki uga bakal ndeteksi molekul sing umum ditemokake ing Bumi — kayata banyu, karbon dioksida lan metana, uga molekul mineral watu kayata silikat — ing lingkungan sing adhem ing sekitar lintang sing cedhak, ing ngendi planet bisa kawangun. Instrumen inframerah cedhak luwih apik kanggo ndeteksi molekul kasebut minangka uap ing lingkungan sing luwih panas, dene MIRI bisa ndeleng minangka es.
"Kanthi nggabungake keahlian AS lan Eropa, kita wis ngembangake MIRI minangka kekuwatan Webb, sing bakal ngaktifake para astronom saka sak ndonya kanggo njawab pitakonan gedhe babagan kepiye lintang, planet, lan galaksi kawangun lan berkembang," ujare Gillian Wright, pimpinan tim sains MIRI lan Peneliti Utama Eropa kanggo instrumen kasebut ing Pusat Teknologi Astronomi Inggris (UK ATC).
Cryocooler MIRI nggunakake gas helium—cukup kanggo ngisi udakara sangang balon pesta—kanggo nggawa panas saka detektor instrumen. Rong kompresor listrik mompa helium liwat tabung sing nganti tekan panggonane detektor. Tabung kasebut ngliwati blok logam sing uga dipasang ing detektor; helium sing wis adhem nyerep panas sing berlebihan saka blok kasebut, njaga suhu operasi detektor ing ngisor 7 Kelvin. Gas sing dipanasake (nanging isih adhem) banjur bali menyang kompresor, ing ngendi panas sing berlebihan kasebut dibuwang, lan siklus diwiwiti maneh. Sejatine, sistem iki padha karo sing digunakake ing kulkas lan AC rumah tangga.
Pipa-pipa sing nggawa helium digawe saka baja tahan karat berlapis emas lan diametere kurang saka sepersepuluh inci (2,5 mm). Pipa-pipa iki dawane udakara 30 kaki (10 meter) saka kompresor sing ana ing area bis pesawat ruang angkasa menyang detektor MIRI ing elemen teleskop optik sing ana ing mburi pangilon utama sarang lebah observatorium. Piranti keras sing diarani perakitan menara sing bisa disebar, utawa DTA, nyambungake rong area kasebut. Nalika dikemas kanggo diluncurake, DTA dikompres, kaya piston, kanggo mbantu masang observatorium sing disimpen menyang perlindungan ing ndhuwur roket. Sawise ana ing luar angkasa, menara bakal nyebar kanggo misahake bis pesawat ruang angkasa suhu ruangan saka instrumen teleskop optik sing luwih adhem lan ngidini kerai srengenge lan teleskop bisa disebar kanthi lengkap.
Animasi iki nuduhake eksekusi ideal saka penyebaran Teleskop Luar Angkasa James Webb pirang-pirang jam lan dina sawise peluncuran. Ekspansi rakitan menara pusat sing bisa disebar bakal nambah jarak antarane rong bagean MIRI. Bagean kasebut disambungake dening tabung heliks karo helium sing wis adhem.
Nanging proses pemanjangan mbutuhake tabung helium sing kudu dipanjangake nganggo rakitan menara sing bisa dipanjangake. Dadi tabung kasebut nggulung kaya pegas, mula insinyur MIRI menehi julukan bagean tabung iki "Slinky".
"Ana sawetara tantangan nalika nggarap sistem sing nyakup pirang-pirang wilayah observatorium," ujare Analyn Schneider, manajer program JPL MIRI. "Wilayah sing beda-beda iki dipimpin dening organisasi utawa pusat sing beda-beda, kalebu Northrop Grumman lan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA AS, kita kudu ngobrol karo kabeh wong. Ora ana perangkat keras liyane ing teleskop sing kudu nindakake iku, mula iki minangka tantangan sing unik kanggo MIRI. Iki mesthi dadi antrian dawa kanggo dalan cryocoolers MIRI, lan kita wis siyap ndeleng ing luar angkasa."
Teleskop Luar Angkasa James Webb bakal diluncurake ing taun 2021 minangka observatorium ilmu luar angkasa utama ing donya. Webb bakal ngungkap misteri tata surya kita, ndeleng jagad sing adoh ing sekitar lintang liyane, lan njelajah struktur lan asal-usul misterius saka alam semesta lan papan kita. Webb minangka inisiatif internasional sing dipimpin dening NASA lan mitra-mitrane ESA (Badan Antariksa Eropa) lan Badan Antariksa Kanada.
MIRI dikembangake liwat kemitraan 50-50 antarane NASA lan ESA (Badan Antariksa Eropa). JPL mimpin upaya AS kanggo MIRI, lan konsorsium multinasional lembaga astronomi Eropa nyumbang kanggo ESA. George Rieke saka Universitas Arizona minangka pimpinan tim sains MIRI AS. Gillian Wright minangka kepala tim ilmiah Eropa MIRI.
Alistair Glasse saka ATC, Inggris iku Ilmuwan Instrumen MIRI lan Michael Ressler iku Ilmuwan Proyek AS ing JPL. Laszlo Tamas saka ATC Inggris sing tanggung jawab kanggo Uni Eropa. Pangembangan cryocooler MIRI dipimpin lan dikelola dening JPL kanthi kerjasama karo Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA ing Greenbelt, Maryland, lan Northrop Grumman ing Redondo Beach, California.