Ingenieuren maachen eng "Akzeptanz" vum Mëttelinfraroutinstrument vum James Webb-Weltraumteleskop am Goddard Space Flight Center vun der NASA, nodeems en aus Groussbritannien fortgefuer ass.
D'JPL-Fluchtechniker Johnny Melendez (riets) an de Joe Mora inspizéieren de MIRI-Kryokühler, ier se en op Northrop Grumman zu Redondo Beach a Kalifornien schécken. Do ass de Kühler um Kierper vum Webb-Teleskop befestegt.
Dësen Deel vum MIRI-Instrument, deen am Appleton Laboratoire zu Rutherford a Groussbritannien ze gesi war, enthält Infraroutdetekteren. De Kryokühler ass ewech vum Detektor placéiert, well e bei enger méi héijer Temperatur funktionéiert. E Rouer mat kalem Helium verbënnt déi zwou Sektiounen.
De MIRI (lénks) steet op enger Gläichgewiichtsbalke bei Northrop Grumman zu Redondo Beach, während Ingenieuren sech virbereeden, en mat engem Traverskran un den Integrated Scientific Instrument Module (ISIM) ze befestegen. Den ISIM ass de Kär vum Webb, déi véier wëssenschaftlech Instrumenter, an deenen den Teleskop ënnerbruecht ass.
Ier den MIRI-Instrument – ​​ee vun de véier Wëssenschaftsinstrumenter um Observatoire – a Betrib ka ginn, muss en op bal déi killst Temperatur ofgekillt ginn, déi d'Matière erreeche kann.
Den James Webb Weltraumteleskop vun der NASA, deen de 24. Dezember soll starten, ass dat gréisst Weltraumobservatoire an der Geschicht, an et huet eng gläichermoossen usprochsvoll Aufgab: Infraroutliicht aus wäiten Ecker vum Universum ze sammelen, fir datt d'Wëssenschaftler d'Struktur an den Urspronk vum Universum ënnersiche kënnen. Eist Universum an eis Plaz dran.
Vill kosmesch Objeten - dorënner Stären a Planéiten, an de Gas a Stëbs, aus deem se entstinn - emittéieren Infraroutliicht, heiansdo och Wärmestralung genannt. Awer dat gëllt och fir déi meescht aner waarm Objeten, wéi Toaster, Mënschen an Elektronik. Dat heescht, datt dem Webb seng véier Infraroutinstrumenter hiert eegent Infraroutliicht detektéiere kënnen. Fir dës Emissiounen ze reduzéieren, muss den Instrument ganz kal sinn - ongeféier 40 Kelvin oder minus 388 Grad Fahrenheit (minus 233 Grad Celsius). Awer fir richteg ze funktionéieren, mussen d'Detektoren am Mëttelinfraroutinstrument, oder MIRI, méi kal ginn: ënner 7 Kelvin (minus 448 Grad Fahrenheit oder minus 266 Grad Celsius).
Dat sinn nëmmen e puer Grad iwwer dem absoluten Nullpunkt (0 Kelvin) – déi kälste Temperatur, déi theoretesch méiglech ass, obwuel se ni kierperlech erreechbar ass, well se déi komplett Ofwiesenheet vun all Hëtzt representéiert. (Wéi och ëmmer, MIRI ass net dat kälste Bildinstrument, dat am Weltraum funktionéiert.)
D'Temperatur ass am Fong e Mooss dofir, wéi séier sech Atomer beweegen, an zousätzlech zu der Detektioun vun hirem eegenen Infraroutliicht kënnen d'Webb-Detektere vun hiren eegenen thermesche Schwéngungen ausgeléist ginn. MIRI detektéiert Liicht an engem méi nidderegen Energieberäich wéi déi aner dräi Instrumenter. Dofir si seng Detektere méi empfindlech op thermesch Schwéngungen. Dës ongewollt Signaler sinn dat, wat d'Astronomen "Kaméidi" nennen, a si kënnen déi schwaach Signaler, déi de Webb probéiert ze detektéieren, iwwerwältegen.
Nom Start wäert de Webb e Visier an der Gréisst vun engem Tennisplatz ausrollen, deen de MIRI an aner Instrumenter virun der Sonnehëtzt schützt, sou datt se passiv ofkille kënnen. Ongeféier 77 Deeg nom Start brauch de Kryokühler vum MIRI 19 Deeg, fir d'Temperatur vun den Detektoren vum Instrument op ënner 7 Kelvin ze reduzéieren.
„Et ass relativ einfach, Saachen op der Äerd op déi Temperatur ofzekillen, dacks fir wëssenschaftlech oder industriell Uwendungen“, sot de Konstantin Penanen, e Kryokühler-Expert am Jet Propulsion Laboratory vun der NASA a Südkalifornien, deen den MIRI-Instrument fir d'NASA verwaltet. „Awer dës Äerdbaséiert Systemer si ganz voluminös an energieineffizient. Fir e Weltraumobservatoire brauche mir e Killer, deen physesch kompakt an energieeffizient ass, an deen héich zouverlässeg muss sinn, well mir net erausgoe kënnen an en reparéiere kënnen. Dëst sinn also d'Erausfuerderungen, virun deenen mir stinn. An där Hisiicht géif ech soen, datt MIRI-Kryokühler definitiv un der Spëtzt stinn.“
Ee vun de wëssenschaftleche Ziler vum Webb ass et, d'Eegeschafte vun den éischte Stären ze studéieren, déi am Universum entstane sinn. Dem Webb seng noen Infraroutkamera oder säin NIRCam-Instrument wäert fäeg sinn, dës extrem wäit ewech Objeten z'entdecken, an de MIRI wäert de Wëssenschaftler hëllefen ze bestätegen, datt dës schwaach Liichtquellen sech ëm Stärekéip vun der éischter Generatioun handelen, anstatt ëm Stären vun der zweeter Generatioun, déi spéider an enger Galaxieentwécklung entstane sinn.
Indem de MIRI Stëbswolleken ënnersicht, déi méi déck si wéi déi vum Noen-Infrarout-Instrumenter, wäert en d'Gebuertsplaze vu Stäre weisen. En wäert och Molekülle feststellen, déi allgemeng op der Äerd fonnt ginn - wéi Waasser, Kuelendioxid a Methan, souwéi Molekülle vu Gestengsmineralien wéi Silikater - an de killen Ëmfeld ronderëm no Stären, wou Planéite kënne bilden. Noen-Infrarout-Instrumenter si besser dobäi, dës Molekülle als Damp a méi waarmen Ëmfeld z'entdecken, während de MIRI se als Äis ka gesinn.
„Andeems mir US-amerikanesch an europäesch Expertise kombinéiert hunn, hu mir de MIRI als d'Kraaft vu Webb entwéckelt, déi et Astronomen aus der ganzer Welt erméiglecht, grouss Froen iwwer d'Formatioun an d'Entwécklung vu Stären, Planéiten a Galaxien ze beäntwerten“, sot d'Gillian Wright, Co-Leaderin vum MIRI-Wëssenschaftsteam an europäesch Haaptfuerscherin fir den Instrument am UK Astronomical Technology Centre (UK ATC).
De MIRI Kryokühler benotzt Heliumgas – genuch fir ongeféier néng Partyballonen ze fëllen – fir d'Hëtzt vun den Detektoren vum Instrument ewechzeféieren. Zwee elektresch Kompressoren pompelen Helium duerch e Rouer, deen bis dohinner geet, wou den Detektor sech befënnt. D'Rouer leeft duerch e Metallblock, deen och um Detektor befestegt ass; dat ofgekillt Helium absorbéiert iwwerschësseg Hëtzt vum Block, wouduerch d'Betribstemperatur vum Detektor ënner 7 Kelvin bleift. Dat erhëtzt (awer ëmmer nach kal) Gas geet dann zréck an de Kompressor, wou et déi iwwerschësseg Hëtzt ofgëtt, an de Zyklus fänkt nach eng Kéier un. Grondsätzlech ass de System ähnlech wéi dee System, deen a Frigoen an Klimaanlagen an Haushalt benotzt gëtt.
D'Päifen, déi Helium transportéieren, si aus vergoldetem Edelstahl a si manner wéi 2,5 mm am Duerchmiesser. Si erstreckt sech ongeféier 10 Meter vum Kompressor, deen am Raumschëffbusberäich läit, bis zum MIRI-Detektor am opteschen Teleskopelement, deen hannert dem Waben-Primärspigel vum Observatoire läit. Hardware, déi als Deployable Tower Assembly oder DTA bezeechent gëtt, verbënnt déi zwou Beräicher. Wann den DTA fir de Start gepackt ass, gëtt en kompriméiert, e bëssen ewéi e Kolben, fir den agebauten Observatoire an de Schutz uewen op der Rakéit z'installéieren. Am Weltraum wäert den Tuerm sech ausdehnen, fir de Raumtemperatur-Raumschëffbus vun den opteschen Teleskopinstrumenter ze trennen an de Sonneschutz an den Teleskop voll auszeklappen.
Dës Animatioun weist déi ideal Ausféierung vun der Asaz vum James Webb Weltraumteleskop Stonnen an Deeg nom Start. D'Erweiderung vun der zentraler auszéibarer Tuermbaugrupp wäert den Ofstand tëscht den zwou Deeler vum MIRI erhéijen. Si sinn duerch spiralfërmeg Réier mat ofgekilltem Helium verbonnen.
Mä de Verlängerungsprozess erfuerdert, datt d'Heliumrouer mat der erweiterbarer Tuermbaugrupp verlängert gëtt. Sou wéckelt sech d'Rouer wéi eng Fieder, dofir hunn d'MIRI-Ingenieuren dësen Deel vun der Rouer "Slinky" genannt.
„Et gëtt e puer Erausfuerderungen, wann een un engem System schafft, dat sech iwwer verschidde Regioune vum Observatoire erstreckt“, sot d'Analyn Schneider, Programmmanagerin vum JPL MIRI. „Dës verschidde Regioune gi vun ënnerschiddlechen Organisatiounen oder Zentren geleet, dorënner Northrop Grumman an de Goddard Space Flight Center vun der US-NASA, mir musse mat jidderengem schwätzen. Et gëtt keng aner Hardware um Teleskop, déi dat maache muss, dofir ass et eng Erausfuerderung, déi eenzegaarteg fir de MIRI ass. Et war definitiv eng laang Zäit fir de Wee vun de MIRI-Kryokühler, a mir si prett, et am Weltraum ze gesinn.“
De James Webb Weltraumteleskop gëtt 2021 als dat weltgréisst Observatoire fir Weltraumwëssenschaft gestart. De Webb wäert d'Geheimnisser vun eisem Sonnesystem opklären, op wäit ewech Welte ronderëm aner Stäre kucken an déi mysteriéis Strukturen an den Urspronk vun eisem Universum an eiser Plaz entdecken. De Webb ass eng international Initiativ, déi vun der NASA a senge Partner ESA (Europäesch Weltraumagentur) an der Kanadescher Weltraumagentur geleet gëtt.
D'MIRI gouf duerch eng 50-50 Partnerschaft tëscht der NASA an der ESA (Europäescher Weltraumagentur) entwéckelt. D'JPL féiert d'US-Aarbecht fir d'MIRI, an e multinationalt Konsortium vun europäeschen astronomeschen Instituter dréit zur ESA bäi. De George Rieke vun der University of Arizona ass d'Leederin vum US-Wëssenschaftsteam fir d'MIRI. D'Gillian Wright ass d'Leederin vum europäesche wëssenschaftleche Team fir d'MIRI.
Den Alistair Glasse vun der ATC a Groussbritannien ass Instrumentwëssenschaftler beim MIRI an de Michael Ressler ass US-Projetwëssenschaftler bei der JPL. De Laszlo Tamas vun der britescher ATC leet d'Europäesch Unioun. D'Entwécklung vum MIRI-Kryokühler gouf vum JPL a Kooperatioun mam Goddard Space Flight Center vun der NASA zu Greenbelt, Maryland, an dem Northrop Grumman zu Redondo Beach, Kalifornien, geleet a geréiert.