बेलायतबाट प्रस्थान गरेपछि इन्जिनियरहरूले नासाको गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेन्टरमा जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपको मिड-इन्फ्रारेड उपकरणको "स्वीकृति" सञ्चालन गर्छन्।
JPL उडान प्राविधिक जोनी मेलेन्डेज (दायाँ) र जो मोराले क्यालिफोर्नियाको रेडोन्डो बीचमा रहेको नर्थ्रोप ग्रुमनमा पठाउनु अघि MIRI क्रायोकुलरको निरीक्षण गर्छन्। त्यहाँ, कूलर वेब टेलिस्कोपको शरीरमा जोडिएको छ।
बेलायतको रदरफोर्डस्थित एप्पलटन प्रयोगशालामा देखिएको MIRI उपकरणको यो भागमा इन्फ्रारेड डिटेक्टरहरू छन्। क्रायोकुलर डिटेक्टरबाट टाढा अवस्थित छ किनभने यो उच्च तापक्रममा सञ्चालन हुन्छ। चिसो हेलियम बोक्ने ट्यूबले दुई खण्डहरूलाई जोड्छ।
MIRI (बायाँ) रेडोन्डो बीचमा रहेको नर्थ्रोप ग्रुमनमा ब्यालेन्स बीममा बसेको छ किनकि इन्जिनियरहरूले यसलाई एकीकृत वैज्ञानिक उपकरण मोड्युल (ISIM) मा जोड्न ओभरहेड क्रेन प्रयोग गर्ने तयारी गरिरहेका छन्। ISIM वेबको कोर हो, टेलिस्कोप राख्ने चार विज्ञान उपकरणहरू।
वेधशालामा रहेका चार विज्ञान उपकरणहरू मध्ये एक - MIRI उपकरण सञ्चालन हुनुभन्दा पहिले, यसलाई पदार्थले पुग्न सक्ने लगभग सबैभन्दा कम तापक्रममा चिसो पार्नुपर्छ।
डिसेम्बर २४ मा प्रक्षेपण हुने तालिका रहेको नासाको जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप इतिहासको सबैभन्दा ठूलो अन्तरिक्ष वेधशाला हो, र यसको काम पनि उत्तिकै चुनौतीपूर्ण छ: ब्रह्माण्डको टाढा-टाढाका कुनाहरूबाट इन्फ्रारेड प्रकाश सङ्कलन गर्ने, जसले गर्दा वैज्ञानिकहरूले ब्रह्माण्डको संरचना र उत्पत्तिको अनुसन्धान गर्न सक्छन्। हाम्रो ब्रह्माण्ड र यसमा हाम्रो स्थान।
धेरै ब्रह्माण्डीय वस्तुहरू - ताराहरू र ग्रहहरू, र तिनीहरूबाट बन्ने ग्यास र धुलो सहित - इन्फ्रारेड प्रकाश उत्सर्जन गर्छन्, कहिलेकाहीं थर्मल विकिरण पनि भनिन्छ। तर टोस्टरहरू, मानवहरू र इलेक्ट्रोनिक्स जस्ता धेरैजसो अन्य न्यानो वस्तुहरू पनि त्यस्तै छन्। यसको मतलब वेबका चार इन्फ्रारेड उपकरणहरूले आफ्नै इन्फ्रारेड प्रकाश पत्ता लगाउन सक्छन्। यी उत्सर्जनहरू कम गर्न, उपकरण धेरै चिसो हुनुपर्छ - लगभग ४० केल्भिन, वा माइनस ३८८ डिग्री फरेनहाइट (माइनस २३३ डिग्री सेल्सियस)। तर राम्रोसँग काम गर्न, मध्य-अवरक्त उपकरण, वा MIRI भित्रका डिटेक्टरहरू चिसो हुनुपर्छ: ७ केल्भिन भन्दा कम (माइनस ४४८ डिग्री फरेनहाइट, वा माइनस २६६ डिग्री सेल्सियस)।
त्यो निरपेक्ष शून्य (० केल्भिन) भन्दा केही डिग्री मात्र माथि छ - सैद्धान्तिक रूपमा सम्भव सबैभन्दा चिसो तापक्रम, यद्यपि यो भौतिक रूपमा कहिल्यै पहुँचयोग्य हुँदैन किनभने यसले कुनै पनि तापको पूर्ण अनुपस्थितिलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। (यद्यपि, MIRI अन्तरिक्षमा सञ्चालन हुने सबैभन्दा चिसो इमेजिङ उपकरण होइन।)
तापक्रम मूलतः परमाणुहरू कति छिटो चलिरहेका छन् भन्ने मापन हो, र तिनीहरूको आफ्नै इन्फ्रारेड प्रकाश पत्ता लगाउनुको अतिरिक्त, वेब डिटेक्टरहरू तिनीहरूको आफ्नै थर्मल कम्पनहरूद्वारा ट्रिगर गर्न सकिन्छ। MIRI ले अन्य तीन उपकरणहरू भन्दा कम ऊर्जा दायरामा प्रकाश पत्ता लगाउँछ। फलस्वरूप, यसको डिटेक्टरहरू थर्मल कम्पनहरूप्रति बढी संवेदनशील हुन्छन्। यी अवांछित संकेतहरूलाई खगोलविद्हरूले "शोर" भन्छन्, र तिनीहरूले वेबले पत्ता लगाउन खोजिरहेका कमजोर संकेतहरूलाई ओझेलमा पार्न सक्छन्।
प्रक्षेपण पछि, वेबले टेनिस-कोर्ट आकारको भाइजर तैनाथ गर्नेछ जसले MIRI र अन्य उपकरणहरूलाई सूर्यको तापबाट जोगाउँछ, जसले गर्दा तिनीहरूलाई निष्क्रिय रूपमा चिसो हुन अनुमति दिन्छ। प्रक्षेपण पछि लगभग ७७ दिनदेखि, MIRI को क्रायोकूलरले उपकरणको डिटेक्टरहरूको तापक्रम ७ केल्भिनभन्दा कम गर्न १९ दिन लाग्नेछ।
"पृथ्वीमा त्यो तापक्रममा चीजहरूलाई चिसो पार्नु अपेक्षाकृत सजिलो छ, प्रायः वैज्ञानिक वा औद्योगिक अनुप्रयोगहरूको लागि," दक्षिणी क्यालिफोर्नियामा रहेको नासाको जेट प्रोपल्सन प्रयोगशालाका क्रायोकूलर विशेषज्ञ कोन्स्टान्टिन पेनानेनले भने। , जसले नासाको लागि MIRI उपकरण व्यवस्थापन गर्दछ।"तर ती पृथ्वी-आधारित प्रणालीहरू धेरै भारी र ऊर्जा अदक्ष छन्। अन्तरिक्ष वेधशालाको लागि, हामीलाई भौतिक रूपमा कम्प्याक्ट, ऊर्जा कुशल कूलर चाहिन्छ, र यो अत्यधिक भरपर्दो हुनुपर्छ किनभने हामी बाहिर गएर यसलाई ठीक गर्न सक्दैनौं। त्यसैले यी हामीले सामना गर्ने चुनौतीहरू हुन्। , त्यस सन्दर्भमा, म भन्छु MIRI क्रायोकूलरहरू निश्चित रूपमा अग्रपंक्तिमा छन्।"
वेबको वैज्ञानिक लक्ष्यहरू मध्ये एक ब्रह्माण्डमा बनेका पहिलो ताराहरूको गुणहरूको अध्ययन गर्नु हो। वेबको नजिकको इन्फ्रारेड क्यामेरा वा NIRCam उपकरणले यी अत्यन्त टाढाका वस्तुहरू पत्ता लगाउन सक्षम हुनेछ, र MIRI ले वैज्ञानिकहरूलाई प्रकाशका यी कमजोर स्रोतहरू पहिलो पुस्ताका ताराहरूको समूह हुन् भनेर पुष्टि गर्न मद्दत गर्नेछ, दोस्रो पुस्ताका ताराहरू जुन पछि आकाशगंगा विकासमा बनेका थिए।
नजिकैको इन्फ्रारेड उपकरणहरू भन्दा बाक्लो धुलोको बादल हेरेर, MIRI ले ताराहरूको जन्मस्थानहरू पत्ता लगाउनेछ। यसले पृथ्वीमा सामान्यतया पाइने अणुहरू - जस्तै पानी, कार्बन डाइअक्साइड र मिथेन, साथै सिलिकेट्स जस्ता चट्टानी खनिजहरूको अणुहरू - नजिकैका ताराहरू वरिपरिको चिसो वातावरणमा, जहाँ ग्रहहरू बन्न सक्छन्, पत्ता लगाउनेछ। नजिकैको इन्फ्रारेड उपकरणहरू तातो वातावरणमा यी अणुहरूलाई वाष्पको रूपमा पत्ता लगाउन राम्रो हुन्छन्, जबकि MIRI ले तिनीहरूलाई बरफको रूपमा देख्न सक्छ।
"अमेरिकी र युरोपेली विशेषज्ञतालाई संयोजन गरेर, हामीले MIRI लाई वेबको शक्तिको रूपमा विकास गरेका छौं, जसले विश्वभरका खगोलविद्हरूलाई तारा, ग्रह र आकाशगंगाहरू कसरी बन्छन् र विकसित हुन्छन् भन्ने बारेमा ठूला प्रश्नहरूको जवाफ दिन सक्षम बनाउनेछ," MIRI विज्ञान टोलीका सह-नेता र युके एस्ट्रोनोमिकल टेक्नोलोजी सेन्टर (युके एटीसी) मा उपकरणका लागि युरोपेली प्रमुख अन्वेषक गिलियन राइटले भने।
MIRI क्रायोकूलरले उपकरणको डिटेक्टरहरूबाट ताप टाढा लैजान हेलियम ग्यास प्रयोग गर्दछ - लगभग नौ पार्टी बेलुनहरू भर्न पर्याप्त - दुई विद्युतीय कम्प्रेसरहरूले डिटेक्टर अवस्थित भएको ठाउँमा फैलिएको ट्यूब मार्फत हेलियम पम्प गर्छन्। ट्यूब डिटेक्टरमा पनि जोडिएको धातुको ब्लकबाट चल्छ; चिसो हेलियमले ब्लकबाट अतिरिक्त ताप अवशोषित गर्दछ, डिटेक्टरको सञ्चालन तापमान 7 केल्भिन भन्दा कम राख्छ। त्यसपछि तातो (तर अझै चिसो) ग्यास कम्प्रेसरमा फर्कन्छ, जहाँ यसले अतिरिक्त तापलाई बाहिर निकाल्छ, र चक्र फेरि सुरु हुन्छ। मौलिक रूपमा, प्रणाली घरेलु रेफ्रिजरेटर र एयर कन्डिसनरहरूमा प्रयोग हुने जस्तै छ।
हेलियम बोक्ने पाइपहरू सुनले ढाकिएको स्टेनलेस स्टीलबाट बनेका हुन्छन् र व्यासमा एक इन्च (२.५ मिमी) को दशांश भन्दा कम हुन्छन्। यो अन्तरिक्षयान बस क्षेत्रमा रहेको कम्प्रेसरबाट वेधशालाको हनीकोम्ब प्राथमिक ऐना पछाडि रहेको अप्टिकल टेलिस्कोप तत्वमा रहेको MIRI डिटेक्टरसम्म लगभग ३० फिट (१० मिटर) फैलिएको छ। डिप्लोयबल टावर एसेम्बली, वा DTA भनिने हार्डवेयरले दुई क्षेत्रहरूलाई जोड्दछ। प्रक्षेपणको लागि प्याक गर्दा, DTA लाई पिस्टन जस्तै संकुचित गरिन्छ, जसले गर्दा रकेटको माथिको सुरक्षामा राखिएको वेधशाला स्थापना गर्न मद्दत गर्दछ। अन्तरिक्षमा पुगेपछि, टावरले कोठा-तापमान अन्तरिक्षयान बसलाई चिसो अप्टिकल टेलिस्कोप उपकरणहरूबाट अलग गर्न र सनशेड र टेलिस्कोपलाई पूर्ण रूपमा तैनाथ गर्न अनुमति दिन्छ।
यो एनिमेसनले प्रक्षेपण पछि घण्टा र दिनहरूमा जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप तैनाथीको आदर्श कार्यान्वयन देखाउँछ। केन्द्रीय तैनाथी योग्य टावर एसेम्बलीको विस्तारले MIRI का दुई भागहरू बीचको दूरी बढाउनेछ। तिनीहरू चिसो हेलियमको साथ हेलिकल ट्यूबहरूद्वारा जोडिएका छन्।
तर लम्बाइ प्रक्रियाको लागि विस्तारयोग्य टावर एसेम्बलीको साथ हेलियम ट्यूबलाई विस्तार गर्न आवश्यक छ। त्यसैले ट्यूब कुण्डलहरू स्प्रिङ जस्तै हुन्छन्, त्यसैले MIRI इन्जिनियरहरूले ट्यूबको यो भागलाई "स्लिन्की" उपनाम दिए।
"अव्जर्भेटरीको धेरै क्षेत्रहरूमा फैलिएको प्रणालीमा काम गर्दा केही चुनौतीहरू छन्," JPL MIRI कार्यक्रम प्रबन्धक एनलिन स्नाइडरले भनिन्। "यी फरक क्षेत्रहरू विभिन्न संस्था वा केन्द्रहरूद्वारा नेतृत्व गरिन्छ, जसमा नर्थ्रोप ग्रुमन र अमेरिकी नासाको गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेन्टर समावेश छन्, हामीले सबैसँग कुरा गर्नुपर्छ। टेलिस्कोपमा त्यस्तो गर्न आवश्यक पर्ने अन्य कुनै हार्डवेयर छैन, त्यसैले यो MIRI को लागि अद्वितीय चुनौती हो। MIRI क्रायोकुलर रोडको लागि यो निश्चित रूपमा लामो लाइन हो, र हामी यसलाई अन्तरिक्षमा हेर्न तयार छौं।"
जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप २०२१ मा विश्वको प्रमुख अन्तरिक्ष विज्ञान वेधशालाको रूपमा प्रक्षेपण हुनेछ। वेबले हाम्रो सौर्यमण्डलको रहस्यहरू खोल्नेछ, अन्य ताराहरू वरिपरि टाढाका संसारहरूमा हेर्नेछ, र हाम्रो ब्रह्माण्ड र हाम्रो स्थानको रहस्यमय संरचना र उत्पत्तिको अन्वेषण गर्नेछ। वेब नासा र यसका साझेदारहरू ESA (युरोपियन अन्तरिक्ष एजेन्सी) र क्यानेडियन अन्तरिक्ष एजेन्सीको नेतृत्वमा रहेको अन्तर्राष्ट्रिय पहल हो।
MIRI NASA र ESA (युरोपेली अन्तरिक्ष एजेन्सी) बीचको ५०-५० साझेदारी मार्फत विकसित गरिएको थियो। JPL ले MIRI को लागि अमेरिकी प्रयासको नेतृत्व गर्दछ, र युरोपेली खगोलीय संस्थानहरूको बहुराष्ट्रिय संघले ESA मा योगदान पुर्‍याउँछ। एरिजोना विश्वविद्यालयका जर्ज रिके MIRI का अमेरिकी विज्ञान टोलीका नेता हुन्। गिलियन राइट MIRI को युरोपेली वैज्ञानिक टोलीका प्रमुख हुन्।
बेलायतको एटीसीका एलिस्टेयर ग्लासे एमआईआरआई इन्स्ट्रुमेन्ट साइन्टिस्ट हुन् र माइकल रेस्लर जेपीएलमा अमेरिकी परियोजना साइन्टिस्ट हुन्। बेलायतको एटीसीका लास्ज्लो तामास युरोपेली संघको इन्चार्ज हुन्। एमआईआरआई क्रायोकुलरको विकास जेपीएलले मेरील्याण्डको ग्रीनबेल्टमा रहेको नासाको गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेन्टर र क्यालिफोर्नियाको रेडोन्डो बीचमा रहेको नर्थ्रोप ग्रुमनसँगको सहकार्यमा नेतृत्व र व्यवस्थापन गरेको थियो।