Инженерлер Улуу Британиядан учуп чыккандан кийин НАСАнын Годдард космостук учуу борборунда Жеймс Уэбб космостук телескобунун орто инфракызыл аспабын "кабыл алууда".
JPL борт техниктери Джонни Мелендес (оңдо) жана Джо Мора MIRI криокаллери Калифорния штатынын Редондо Бич шаарындагы Нортроп Грумманга жөнөтүлөрдөн мурун аны текшерип жатышат. Ал жерде муздаткыч Уэбб телескобунун корпусуна бекитилген.
Улуу Британиянын Резерфорд шаарындагы Эпплтон лабораториясында көрүлгөн MIRI инструментинин бул бөлүгү инфракызыл детекторлорду камтыйт. Криокаллер жогорку температурада иштегендиктен, детектордон алыс жайгашкан. Муздак гелийди ташуучу түтүк эки бөлүктү бириктирет.
MIRI (солдо) Редондо Бичтеги Нортроп Груммандагы баланстоочу устундун үстүндө турат, ал эми инженерлер аны Интеграцияланган илимий аспаптар модулуна (ISIM) бекитүү үчүн асма кранды колдонууга даярданып жатышат. ISIM - бул Уэббдин өзөгү, телескопту камтыган төрт илимий аспап.
Обсерваториядагы төрт илимий аспаптын бири болгон MIRI аспабы иштей баштаардан мурун, ал зат жете ала турган эң төмөнкү температурага чейин муздатылышы керек.
НАСАнын 24-декабрда учурулушу пландалган Жеймс Уэбб космостук телескобу тарыхтагы эң ири космостук обсерватория болуп саналат жана анын дагы ошондой эле оор милдети бар: ааламдын алыскы бурчтарынан инфракызыл нурларды чогултуу, окумуштууларга ааламдын түзүлүшүн жана келип чыгышын изилдөөгө мүмкүндүк берет. Биздин аалам жана андагы биздин ордубуз.
Көптөгөн космостук объектилер — анын ичинде жылдыздар жана планеталар, ошондой эле алар пайда болгон газ жана чаң — инфракызыл жарыкты, кээде жылуулук нурлануусу деп аталат, чыгарышат. Бирок тостерлер, адамдар жана электроника сыяктуу башка жылуу объектилердин көпчүлүгү да ошондой. Демек, Webb компаниясынын төрт инфракызыл аспабы өздөрүнүн инфракызыл нурун аныктай алат. Бул нурланууну азайтуу үчүн аспап абдан суук болушу керек — болжол менен 40 Кельвин же минус 388 градус Фаренгейт (минус 233 градус Цельсий). Бирок туура иштеши үчүн, орто инфракызыл аспаптын же MIRIнин ичиндеги детекторлор муздашы керек: 7 Кельвинден төмөн (минус 448 градус Фаренгейт же минус 266 градус Цельсий).
Бул абсолюттук нөлдөн бир нече градуска жогору (0 Кельвин) – теориялык жактан мүмкүн болгон эң төмөнкү температура, бирок ага эч качан физикалык жактан жетүү мүмкүн эмес, анткени ал эч кандай жылуулуктун толук жоктугун билдирет. (Бирок, MIRI космосто иштеген эң суук сүрөткө тартуу аспабы эмес.)
Температура негизинен атомдордун канчалык ылдам кыймылдап жатканын өлчөөчү көрсөткүч болуп саналат жана өздөрүнүн инфракызыл жарыгын аныктоодон тышкары, Webb детекторлору өздөрүнүн жылуулук термелүүлөрү менен иштетилиши мүмкүн. MIRI башка үч аспапка караганда төмөнкү энергия диапазонундагы жарыкты аныктайт. Натыйжада, анын детекторлору жылуулук термелүүлөрүнө сезгич келет. Бул керексиз сигналдарды астрономдор "ызы-чуу" деп аташат жана алар Webb аныктоого аракет кылып жаткан алсыз сигналдарды басып салышы мүмкүн.
Учурулгандан кийин, Webb MIRI жана башка аспаптарды күндүн ысыгынан коргоп, алардын пассивдүү муздашына мүмкүндүк берген теннис кортунун өлчөмүндөгү күн коргоочу капкакты орнотот. Учурулгандан болжол менен 77 күн өткөндөн кийин, MIRI криокаллери аспаптын детекторлорунун температурасын 7 Кельвинден төмөн түшүрүү үчүн 19 күн талап кылынат.
«Жерде нерселерди ошол температурага чейин муздатуу, көбүнчө илимий же өнөр жайлык колдонмолор үчүн салыштырмалуу оңой», - деди NASAнын Түштүк Калифорниядагы Реактивдүү кыймыл лабораториясынын криокалыддоо боюнча адиси Константин Пенанен. Ал NASA үчүн MIRI инструментин башкарат. «Бирок Жердеги системалар абдан көлөмдүү жана энергияны үнөмдүү эмес. Космостук обсерватория үчүн бизге физикалык жактан компакттуу, энергияны үнөмдүү муздаткыч керек жана ал абдан ишенимдүү болушу керек, анткени биз аны оңдоп-түзөй албайбыз. Ошондуктан, биз туш болгон кыйынчылыктар ушулар. Бул жагынан алганда, мен MIRI криокалыддоочулары алдыңкы орунда турат деп айтаар элем».
Уэббдин илимий максаттарынын бири - ааламда пайда болгон алгачкы жылдыздардын касиеттерин изилдөө. Уэббдин жакын инфракызыл камерасы же NIRCam аспабы бул өтө алыскы объектилерди аныктай алат жана MIRI окумуштууларга бул алсыз жарык булактары галактиканын эволюциясында кийинчерээк пайда болгон экинчи муундагы жылдыздар эмес, биринчи муундагы жылдыздардын кластерлери экенин ырастоого жардам берет.
MIRI жакын инфракызыл аспаптарга караганда калыңыраак чаң булуттарын карап, жылдыздардын пайда болгон жерлерин ачып берет. Ошондой эле, ал Жерде көп кездешүүчү суу, көмүр кычкыл газы жана метан сыяктуу молекулаларды, ошондой эле планеталар пайда болушу мүмкүн болгон жакынкы жылдыздардын айланасындагы салкын чөйрөлөрдөгү силикаттар сыяктуу таштуу минералдардын молекулаларын аныктайт. Жакынкы инфракызыл аспаптар бул молекулаларды ысык чөйрөлөрдө буу катары аныктоодо жакшыраак, ал эми MIRI аларды муз катары көрө алат.
«АКШ менен Европанын тажрыйбасын айкалыштыруу менен биз MIRIди Уэббдин күчү катары иштеп чыктык, ал дүйнө жүзүндөгү астрономдорго жылдыздардын, планеталардын жана галактикалардын кантип пайда болуп, өнүгүшү жөнүндөгү чоң суроолорго жооп берүүгө мүмкүндүк берет», - деди Джиллиан Райт, MIRI илимий тобунун тең жетекчиси жана Улуу Британиянын Астрономиялык Технологиялар Борборунун (UK ATC) Европалык башкы изилдөөчүсү.
MIRI криокаллери аспаптын детекторлорунан жылуулукту алып кетүү үчүн гелий газын колдонот — тогузга жакын шарды толтурууга жетиштүү —. Эки электр компрессору гелийди детектор жайгашкан жерге чейин созулган түтүк аркылуу сордурат. Түтүк детекторго бекитилген металл блок аркылуу өтөт; муздатылган гелий блоктон ашыкча жылуулукту сиңирип, детектордун иштөө температурасын 7 Кельвинден төмөн кармайт. Андан кийин ысытылган (бирок дагы эле муздак) газ компрессорго кайтып келип, ал жерден ашыкча жылуулукту чыгарып салат жана цикл кайрадан башталат. Негизинен, система тиричилик муздаткычтарында жана кондиционерлеринде колдонулган системага окшош.
Гелийди ташуучу түтүктөр алтын жалатылган дат баспас болоттон жасалган жана диаметри дюймдун ондон бир бөлүгүнөн (2,5 мм) кичине. Ал космос кемесинин шинасынын аймагында жайгашкан компрессордон обсерваториянын уюк сымал негизги күзгүсүнүн артында жайгашкан оптикалык телескоп элементиндеги MIRI детекторуна чейин болжол менен 10 метрге созулат. Жайылуучу мунара жыйындысы же DTA деп аталган жабдыктар эки аймакты байланыштырат. Учуруу үчүн таңгакталганда, DTA поршень сыяктуу кысылып, ракетанын үстүндөгү коргоочу жерге орнотулат. Космоско чыккандан кийин, мунара бөлмө температурасындагы космос кемесинин шинасын муздатуучу оптикалык телескоп аспаптарынан бөлүп, күндөн коргоочу кол чатыр менен телескоптун толук жайгашуусуна мүмкүндүк берет.
Бул анимация Джеймс Уэбб космостук телескобун жайгаштыруунун идеалдуу аткарылышын учурулгандан бир нече саат жана күндөн кийин көрсөтөт. Борбордук жайгаштырылуучу мунара жыйындысынын кеңейиши MIRIнин эки бөлүгүнүн ортосундагы аралыкты көбөйтөт. Алар муздатылган гелий менен спираль түтүктөр аркылуу туташтырылган.
Бирок узартуу процесси гелий түтүгүн кеңейтилүүчү мунара жыйындысы менен узартууну талап кылат. Ошондуктан түтүк пружина сыяктуу ийилет, ошондуктан MIRI инженерлери түтүктүн бул бөлүгүн "Slinky" деп аташкан.
«Обсерваториянын бир нече аймактарын камтыган системанын үстүндө иштөөдө бир катар кыйынчылыктар бар», - деди JPL MIRI программасынын менеджери Аналин Шнайдер. «Бул ар кандай аймактарды Нортроп Грумман жана АКШнын НАСАсынын Годдард космостук учуу борбору сыяктуу ар кандай уюмдар же борборлор жетектейт, биз баары менен сүйлөшүшүбүз керек. Телескопто муну жасоого керектүү башка жабдыктар жок, андыктан бул MIRIге гана тиешелүү кыйынчылык. Бул MIRI криокаллер жолу үчүн узун кезек болду жана биз аны космосто көрүүгө даярбыз».
Джеймс Уэбб космостук телескобу 2021-жылы дүйнөдөгү эң алдыңкы космостук илим обсерваториясы катары ишке кирет. Уэбб биздин Күн системабыздын сырларын ачып, башка жылдыздардын айланасындагы алыскы дүйнөлөргө көз чаптырып, ааламыбыздын жана биздин жерибиздин сырдуу түзүлүштөрүн жана келип чыгышын изилдейт. Уэбб - NASA жана анын өнөктөштөрү ESA (Европа космос агенттиги) жана Канада космос агенттиги тарабынан жетектелип жаткан эл аралык демилге.
MIRI NASA менен ESAнын (Европа космос агенттиги) ортосундагы 50/50 өнөктөштүгү аркылуу иштелип чыккан. JPL АКШнын MIRI боюнча аракеттерин жетектейт, ал эми Европа астрономиялык институттарынын көп улуттуу консорциуму ESAга салым кошот. Аризона университетинин Джордж Рике MIRIнин АКШдагы илимий тобунун жетекчиси. Джиллиан Райт MIRIнин Европадагы илимий тобунун жетекчиси.
Улуу Британиянын ATC компаниясынан Алистер Гласс MIRI аспаптар боюнча окумуштуусу, ал эми Майкл Ресслер JPLдеги АКШнын долбоор боюнча окумуштуусу. Улуу Британиянын ATC компаниясынан Ласло Тамас Европа Биримдигин башкарат. MIRI криокаллеринин иштелип чыгышын JPL NASAнын Мэриленд штатындагы Гринбелт шаарындагы Годдард космостук учуу борбору жана Калифорния штатындагы Редондо Бич шаарындагы Нортроп Грумман менен биргеликте жетектеген жана башкарган.