Инженерүүд Их Британиас хөөрснийхөө дараа НАСА-гийн Годдард сансрын нислэгийн төвд Жэймс Уэбб сансрын дурангийн дунд хэт улаан туяаны хэрэгслийг "хүлээн авах" ажиллагааг явуулж байна.
JPL-ийн нислэгийн техникч Жонни Мелендез (баруун талд) болон Жо Мора нар MIRI крио хөргөгчийг Калифорни мужийн Редондо Бич дэх Нортроп Грумман руу илгээхээсээ өмнө шалгаж байна. Тэнд хөргөгчийг Уэбб дурангийн их биед бэхэлсэн байна.
Их Британийн Рутерфорд хотын Апплетоны лабораторид үзүүлсэн MIRI багажны энэ хэсэг нь хэт улаан туяаны мэдрэгчтэй. Крио хөргөгч нь илүү өндөр температурт ажилладаг тул мэдрэгчээс хол байрладаг. Хүйтэн гели агуулсан хоолой нь хоёр хэсгийг холбодог.
MIRI (зүүн талд) Редондо Бич дэх Нортроп Грумманы тэнцвэрийн дам нуруун дээр сууж, инженерүүд уг краныг Нэгдсэн Шинжлэх Ухааны Багажны Модуль (ISIM)-д холбоход бэлтгэж байна. ISIM нь Уэббийн гол цөм бөгөөд дуранг байрлуулдаг дөрвөн шинжлэх ухааны багаж юм.
Одон орон судлалын дөрвөн хэрэгслийн нэг болох MIRI багажийг ажиллуулахын өмнө бодис хүрч чадах хамгийн хүйтэн температурт хөргөх ёстой.
НАСА-гийн 12-р сарын 24-нд хөөргөхөөр төлөвлөж буй Жэймс Уэбб сансрын дуран нь түүхэн дэх хамгийн том сансрын ажиглалтын төв бөгөөд мөн адил хүнд хэцүү даалгавартай: орчлон ертөнцийн алслагдсан булангаас хэт улаан туяаны гэрлийг цуглуулж, эрдэмтдэд орчлон ертөнцийн бүтэц, үүслийг судлах боломжийг олгодог. Бидний орчлон ертөнц болон түүн дэх бидний байр суурь.
Од, гаригууд, тэдгээрийн үүсгэдэг хий, тоос зэрэг олон сансрын биетүүд нь заримдаа дулааны цацраг гэж нэрлэгддэг хэт улаан туяаны гэрэл ялгаруулдаг. Гэхдээ талх шарагч, хүн, электроник гэх мэт бусад ихэнх дулаан биетүүд ч мөн адил ялгардаг. Энэ нь Webb-ийн дөрвөн хэт улаан туяаны багаж нь өөрсдийн хэт улаан туяаны гэрлийг илрүүлж чадна гэсэн үг юм. Эдгээр ялгарлыг бууруулахын тулд багаж нь маш хүйтэн байх ёстой - ойролцоогоор 40 Кельвин буюу хасах 388 Фаренгейт (хасах 233 градус). Гэхдээ зөв ажиллахын тулд дунд хэт улаан туяаны багаж буюу MIRI доторх мэдрэгчүүд илүү хүйтэн байх ёстой: 7 Кельвинээс доош (хасах 448 градус Фаренгейт буюу хасах 266 градус).
Энэ нь үнэмлэхүй тэгээс хэдхэн градусаар дээш (0 Кельвин) буюу онолын хувьд хамгийн хүйтэн температур боловч ямар ч дулаан бүрэн байхгүйг илтгэдэг тул бие махбодийн хувьд хэзээ ч хүрч чадахгүй. (Гэсэн хэдий ч MIRI нь сансарт ажилладаг хамгийн хүйтэн дүрслэлийн хэрэгсэл биш юм.)
Температур нь үндсэндээ атомууд хэр хурдан хөдөлж байгааг хэмжих хэмжүүр бөгөөд өөрсдийн хэт улаан туяаны гэрлийг илрүүлэхээс гадна Webb мэдрэгчийг өөрсдийн дулааны чичиргээгээр идэвхжүүлж болно. MIRI нь бусад гурван хэрэгслээс бага энергийн хүрээнд гэрлийг илрүүлдэг. Үүний үр дүнд түүний мэдрэгчүүд дулааны чичиргээнд илүү мэдрэмтгий байдаг. Эдгээр хүсээгүй дохиог одон орон судлаачид "шуугиан" гэж нэрлэдэг бөгөөд Webb-ийн илрүүлэхийг оролдож буй бүдэг дохиог дарж чаддаг.
Хөөргөсний дараа Уэбб нь MIRI болон бусад хэрэгслийг нарны халуунаас хамгаалж, идэвхгүй хөргөх боломжийг олгодог теннисний талбайн хэмжээтэй хаалт байрлуулах болно. Хөөргөснөөс хойш 77 хоногийн дараа эхлэх MIRI-ийн криокөрүүлэгч нь төхөөрөмжийн мэдрэгчийн температурыг 7 Кельвинээс доош бууруулахад 19 хоног шаардагдана.
"Дэлхий дээр зүйлсийг ийм температурт хөргөх нь харьцангуй хялбар байдаг бөгөөд ихэвчлэн шинжлэх ухаан эсвэл үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашигладаг" гэж НАСА-гийн MIRI хэрэгслийг удирддаг Өмнөд Калифорни дахь НАСА-гийн тийрэлтэт хөдөлгүүрийн лабораторийн крио хөргөлтийн мэргэжилтэн Константин Пенанен хэлэв. "Гэхдээ эдгээр Дэлхий дээр суурилсан системүүд нь маш том бөгөөд эрчим хүчний үр ашиггүй байдаг. Сансрын ажиглалтын хувьд бидэнд бие бялдрын хувьд авсаархан, эрчим хүчний хэмнэлттэй хөргөгч хэрэгтэй бөгөөд бид үүнийг засаж чадахгүй тул маш найдвартай байх ёстой. Тиймээс эдгээр нь бидний тулгарч буй бэрхшээлүүд юм. Энэ талаар MIRI крио хөргөгчид гарцаагүй тэргүүн эгнээнд байгаа гэж би хэлмээр байна."
Уэббийн шинжлэх ухааны зорилгуудын нэг бол орчлон ертөнцөд үүссэн анхны оддын шинж чанарыг судлах явдал юм. Уэббийн ойрын хэт улаан туяаны камер эсвэл NIRCam багаж нь эдгээр маш алслагдсан объектуудыг илрүүлэх боломжтой бөгөөд MIRI нь эрдэмтдэд эдгээр бүдэг гэрлийн эх үүсвэрүүд нь галактикийн хувьслын дараа үүссэн хоёр дахь үеийн оддын оронд эхний үеийн оддын бөөгнөрөл гэдгийг батлахад туслах болно.
MIRI нь ойрын хэт улаан туяаны багажнаас илүү зузаан тоосны үүлийг ажигласнаар оддын төрсөн газрыг илрүүлэх болно. Мөн дэлхий дээр түгээмэл байдаг ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, метан зэрэг молекулууд, мөн гаригууд үүсч болзошгүй ойролцоох оддын эргэн тойрон дахь сэрүүн орчинд силикат зэрэг чулуулаг эрдэс бодисын молекулуудыг илрүүлэх болно. Ойрын хэт улаан туяаны багажууд нь эдгээр молекулуудыг халуун орчинд уур хэлбэрээр илрүүлэхэд илүү сайн байдаг бол MIRI нь тэдгээрийг мөс хэлбэрээр харж чаддаг.
"АНУ болон Европын туршлагыг хослуулснаар бид MIRI-г Уэббийн хүч болгон хөгжүүлсэн бөгөөд энэ нь дэлхийн өнцөг булан бүрээс ирсэн одон орон судлаачдад од, гариг, галактик хэрхэн үүсч, хувьсдаг талаарх томоохон асуултуудад хариулах боломжийг олгоно" гэж MIRI шинжлэх ухааны багийн хамтран ахлагч, Их Британийн Одон орон судлалын технологийн төвийн (UK ATC) Европын ерөнхий судлаач Гиллиан Райт хэлэв.
MIRI криокөргүүр нь багажны детектороос дулааныг зайлуулахын тулд есөн орчим бөмбөлөг дүүргэхэд хангалттай гелийн хий ашигладаг. Хоёр цахилгаан компрессор нь детектор байрладаг газар хүртэл үргэлжилдэг хоолойгоор гелийг шахдаг. Хоолой нь детекторт бэхлэгдсэн металл блокоор дамждаг; хөргөсөн гелий нь блокоос илүүдэл дулааныг шингээж, детекторын ажиллах температурыг 7 Кельвинээс доош байлгадаг. Дараа нь халсан (гэхдээ хүйтэн хэвээр байгаа) хий нь компрессор руу буцаж очоод илүүдэл дулааныг гадагшлуулж, цикл дахин эхэлдэг. Үндсэндээ энэ систем нь ахуйн хөргөгч, агааржуулагчид ашигладагтай төстэй юм.
Гелийг тээвэрлэдэг хоолойнууд нь алтаар бүрсэн зэвэрдэггүй гангаар хийгдсэн бөгөөд диаметр нь нэг инчийн аравны нэгээс (2.5 мм) бага байдаг. Энэ нь сансрын хөлгийн автобусны хэсэгт байрлах компрессороос ажиглалтын төвийн зөгийн сархинаг хэлбэртэй анхдагч толины ард байрлах оптик дурангийн элемент дэх MIRI илрүүлэгч хүртэл 10 метр орчим үргэлжилдэг. Ачаалах боломжтой цамхагийн угсралт буюу DTA гэж нэрлэгддэг тоног төхөөрөмж нь хоёр хэсгийг холбодог. Хөөргөхөд савлах үед DTA нь поршен шиг шахагдаж, пуужингийн дээд хэсэгт байрлах хамгаалалтад байрлуулсан ажиглалтын төвийг суурилуулахад тусалдаг. Сансарт гарсны дараа цамхаг нь өрөөний температурт сансрын хөлгийн автобусыг сэрүүн оптик дурангийн багаж хэрэгслээс тусгаарлаж, нарны хаалт болон дуран бүрэн байрлуулах боломжийг олгоно.
Энэхүү хөдөлгөөнт дүрс нь хөөргөлтөөс хойш хэдэн цаг, хэдэн өдрийн дараа Жэймс Уэбб сансрын дуран байршуулах хамгийн тохиромжтой гүйцэтгэлийг харуулж байна. Төв байрлуулж болох цамхагийн угсралтын өргөтгөл нь MIRI-ийн хоёр хэсгийн хоорондох зайг нэмэгдүүлэх болно. Тэдгээрийг хөргөлттэй гелий бүхий мушгиа хоолойгоор холбосон.
Гэхдээ суналтын процесс нь гелийн хоолойг өргөтгөх боломжтой цамхагийн угсралтаар сунгах шаардлагатай болдог. Тиймээс хоолой нь пүрш шиг ороомогтой байдаг тул MIRI-ийн инженерүүд хоолойн энэ хэсгийг "Slinky" гэж хочилдог.
"Одон орон судлалын төвийн олон бүс нутгийг хамарсан систем дээр ажиллахад зарим бэрхшээл тулгардаг" гэж JPL MIRI хөтөлбөрийн менежер Аналин Шнайдер хэлэв. "Эдгээр өөр өөр бүс нутгийг Нортроп Грумман болон АНУ-ын НАСА-гийн Годдард сансрын нислэгийн төв зэрэг өөр өөр байгууллага эсвэл төвүүд удирддаг тул бид хүн бүртэй ярилцах ёстой. Үүнийг хийх шаардлагатай дуран дээр өөр ямар ч тоног төхөөрөмж байхгүй тул энэ нь MIRI-д өвөрмөц сорилт юм. Энэ нь MIRI криокөртерийн замын хувьд урт дараалал байсан нь гарцаагүй бөгөөд бид үүнийг сансарт харахад бэлэн байна."
Жэймс Уэбб сансрын дуран нь 2021 онд дэлхийн тэргүүлэх сансрын шинжлэх ухааны ажиглалтын төв болон хөөргөх болно. Уэбб нь бидний нарны аймгийн нууцыг тайлж, бусад оддын эргэн тойрон дахь алслагдсан ертөнцийг ажиглаж, орчлон ертөнц болон бидний байршлын нууцлаг бүтэц, үүслийг судлах болно. Уэбб бол НАСА болон түүний түншүүд болох ESA (Европын сансрын агентлаг) болон Канадын сансрын агентлагийн тэргүүлсэн олон улсын санаачилга юм.
MIRI-г НАСА болон Европын сансрын агентлагийн 50/50 түншлэлийн хүрээнд боловсруулсан. JPL нь MIRI-ийн АНУ-ын хүчин чармайлтыг удирддаг бөгөөд Европын одон орны хүрээлэнгүүдийн олон улсын консорциум нь ESA-д хувь нэмэр оруулдаг. Аризонагийн Их Сургуулийн Жорж Риеке бол MIRI-ийн АНУ-ын шинжлэх ухааны багийн ахлагч юм. Жиллиан Райт бол MIRI-ийн Европын шинжлэх ухааны багийн ахлагч юм.
Их Британийн ATC-ийн Алистер Гласс нь MIRI багажны эрдэмтэн, Майкл Ресслер нь JPL-ийн АНУ-ын төслийн эрдэмтэн юм. Их Британийн ATC-ийн Ласло Тамас нь Европын Холбоог удирддаг. MIRI крио хөргөгчийг JPL нь Мэрилэнд мужийн Гринбелт дэх НАСА-гийн Годдард сансрын нислэгийн төв, Калифорни мужийн Редондо Бич дэх Нортроп Груммантай хамтран удирдаж, удирдсан.