இங்கிலாந்திலிருந்து புறப்பட்ட பிறகு, நாசாவின் கோடார்ட் விண்வெளிப் பறப்பு மையத்தில், பொறியாளர்கள் ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளித் தொலைநோக்கியின் நடு அகச்சிவப்புக் கருவியை “ஏற்புச் சோதனை” செய்கின்றனர்.
JPL விமான தொழில்நுட்ப வல்லுநர்களான ஜானி மெலெண்டஸ் (வலது) மற்றும் ஜோ மோரா ஆகியோர், கலிபோர்னியாவின் ரெடோண்டோ பீச்சில் உள்ள நார்த்ராப் க்ரம்மன் நிறுவனத்திற்கு MIRI கிரையோகூலரை அனுப்புவதற்கு முன்பு அதை ஆய்வு செய்கின்றனர். அங்கு, அந்தக் குளிரூட்டி வெப் தொலைநோக்கியின் உடலுடன் இணைக்கப்படுகிறது.
இங்கிலாந்தின் ரதர்ஃபோர்டில் உள்ள ஆப்பிள்டன் ஆய்வகத்தில் காணப்படும் MIRI கருவியின் இந்தப் பகுதி, அகச்சிவப்பு உணரிகளைக் கொண்டுள்ளது. கிரையோகூலர் அதிக வெப்பநிலையில் இயங்குவதால், அது உணரியிலிருந்து தள்ளி அமைந்துள்ளது. குளிர்ந்த ஹீலியத்தைக் கொண்டு செல்லும் ஒரு குழாய் இவ்விரு பிரிவுகளையும் இணைக்கிறது.
ரெடோண்டோ பீச்சில் உள்ள நார்த்ராப் க்ரம்மன் நிறுவனத்தில், பொறியாளர்கள் மேல்நிலை கிரேனைப் பயன்படுத்தி MIRI-ஐ ஒருங்கிணைந்த அறிவியல் கருவித் தொகுதியுடன் (ISIM) இணைக்கத் தயாராகிக்கொண்டிருக்க, அது ஒரு சமநிலைத் தூணின் மீது வைக்கப்பட்டுள்ளது. ISIM என்பது வெப்பின் மையப்பகுதியாகும்; இது தொலைநோக்கியைக் கொண்டிருக்கும் நான்கு அறிவியல் கருவிகளைக் கொண்டது.
ஆய்வகத்தில் உள்ள நான்கு அறிவியல் கருவிகளில் ஒன்றான MIRI கருவி செயல்படுவதற்கு முன்பு, பருப்பொருள் அடையக்கூடிய ஏறக்குறைய மிகக் குறைந்த வெப்பநிலைக்கு அது குளிர்விக்கப்பட வேண்டும்.
டிசம்பர் 24 அன்று ஏவப்படவுள்ள நாசாவின் ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளித் தொலைநோக்கி, வரலாற்றிலேயே மிகப்பெரிய விண்வெளி ஆய்வகமாகும். மேலும், பிரபஞ்சத்தின் தொலைதூர மூலைகளிலிருந்து அகச்சிவப்பு ஒளியைச் சேகரித்து, பிரபஞ்சத்தின் அமைப்பு மற்றும் தோற்றம், நமது பிரபஞ்சம் மற்றும் அதில் நமது இடம் ஆகியவற்றை விஞ்ஞானிகள் ஆய்வு செய்ய வழிவகுக்கும் ஒரு சவாலான பணியையும் அது கொண்டுள்ளது.
நட்சத்திரங்கள், கோள்கள் மற்றும் அவை உருவாகும் வாயு, தூசி உள்ளிட்ட பல விண்வெளிப் பொருட்கள் அகச்சிவப்பு ஒளியை வெளியிடுகின்றன. இது சில நேரங்களில் வெப்பக் கதிர்வீச்சு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. ஆனால் டோஸ்டர்கள், மனிதர்கள் மற்றும் மின்னணு சாதனங்கள் போன்ற பெரும்பாலான மற்ற சூடான பொருட்களும் அவ்வாறே வெளியிடுகின்றன. இதன் பொருள், வெப்பின் நான்கு அகச்சிவப்பு கருவிகளும் தங்களின் சொந்த அகச்சிவப்பு ஒளியைக் கண்டறிய முடியும் என்பதாகும். இந்த உமிழ்வுகளைக் குறைக்க, கருவி மிகவும் குளிராக இருக்க வேண்டும்—சுமார் 40 கெல்வின், அல்லது மைனஸ் 388 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட் (மைனஸ் 233 டிகிரி செல்சியஸ்). ஆனால் சரியாகச் செயல்பட, நடு-அகச்சிவப்பு கருவி அல்லது MIRI-க்குள் உள்ள கண்டறிவான்கள் இன்னும் குளிராக வேண்டும்: 7 கெல்வினுக்குக் கீழே (மைனஸ் 448 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட், அல்லது மைனஸ் 266 டிகிரி செல்சியஸ்).
அது தனிச்சூனியத்திற்கு (0 கெல்வின்) சற்று மேலான வெப்பநிலையாகும் – இது கோட்பாட்டளவில் சாத்தியமான மிகக் குளிரான வெப்பநிலையாகும், ஆனாலும், அது எந்தவிதமான வெப்பமும் முற்றிலும் இல்லாத நிலையைக் குறிப்பதால், இயற்பியல் ரீதியாக அந்த வெப்பநிலையை ஒருபோதும் அடைய முடியாது. (இருப்பினும், விண்வெளியில் இயங்கும் படமெடுக்கும் கருவிகளிலேயே MIRI மிகவும் குளிரானது அல்ல.)
வெப்பநிலை என்பது அடிப்படையில் அணுக்கள் எவ்வளவு வேகமாக நகர்கின்றன என்பதற்கான ஒரு அளவீடு ஆகும். மேலும், வெப் கண்டறிவான்கள் தங்களின் சொந்த அகச்சிவப்பு ஒளியைக் கண்டறிவதோடு மட்டுமல்லாமல், அவற்றின் சொந்த வெப்ப அதிர்வுகளாலும் தூண்டப்படலாம். மற்ற மூன்று கருவிகளை விட MIRI குறைந்த ஆற்றல் வரம்பில் ஒளியைக் கண்டறிகிறது. இதன் விளைவாக, அதன் கண்டறிவான்கள் வெப்ப அதிர்வுகளுக்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டவையாக இருக்கின்றன. இந்த தேவையற்ற சமிக்ஞைகளைத்தான் வானியலாளர்கள் "இரைச்சல்" என்று அழைக்கிறார்கள். மேலும், வெப் கண்டறிய முயற்சிக்கும் மங்கலான சமிக்ஞைகளை இவை மூழ்கடிக்கக்கூடும்.
ஏவப்பட்ட பிறகு, வெப் ஒரு டென்னிஸ் மைதானத்தின் அளவுள்ள முகக்கவசத்தை நிறுவுவார். அது MIRI மற்றும் பிற கருவிகளை சூரியனின் வெப்பத்திலிருந்து பாதுகாத்து, அவை தானாகவே குளிர்ச்சியடைய அனுமதிக்கும். ஏவப்பட்ட சுமார் 77 நாட்களுக்குப் பிறகு, MIRI-யின் கிரையோகூலர், கருவியின் உணரிகளின் வெப்பநிலையை 7 கெல்வின் அளவிற்குக் கீழே குறைக்க 19 நாட்கள் எடுத்துக்கொள்ளும்.
"அறிவியல் அல்லது தொழில்துறைப் பயன்பாடுகளுக்காக, பூமியில் பொருட்களை அந்த வெப்பநிலைக்குக் குளிர்விப்பது ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது," என்று தெற்கு கலிபோர்னியாவில் உள்ள நாசாவின் ஜெட் புரபல்ஷன் ஆய்வகத்தின் கிரையோகூலர் நிபுணரான கான்ஸ்டன்டின் பெனானென் கூறினார். இந்த ஆய்வகம்தான் நாசாவிற்காக MIRI கருவியை நிர்வகிக்கிறது. "ஆனால், பூமியில் உள்ள அந்த அமைப்புகள் மிகவும் பருமனானவை மற்றும் ஆற்றல் திறனற்றவை. ஒரு விண்வெளி ஆய்வகத்திற்கு, கச்சிதமான வடிவமைப்பு, ஆற்றல் திறன் மற்றும் அதிக நம்பகத்தன்மை கொண்ட ஒரு குளிரூட்டி தேவைப்படுகிறது. ஏனென்றால், நம்மால் வெளியே சென்று அதைச் சரிசெய்ய முடியாது. எனவே, இவைதான் நாங்கள் எதிர்கொள்ளும் சவால்கள். அந்த வகையில், MIRI கிரையோகூலர்கள் நிச்சயமாக முன்னணியில் உள்ளன என்று நான் கூறுவேன்."
பிரபஞ்சத்தில் முதலில் உருவான நட்சத்திரங்களின் பண்புகளை ஆராய்வது வெப்பின் அறிவியல் இலக்குகளில் ஒன்றாகும். வெப்பின் அண்மை அகச்சிவப்பு கேமரா அல்லது NIRCam கருவியானது, இந்த மிகவும் தொலைவில் உள்ள பொருட்களைக் கண்டறியும் திறன் கொண்டது. மேலும், இந்த மங்கலான ஒளி மூலங்கள், ஒரு விண்மீன் மண்டலப் பரிணாம வளர்ச்சியின் பிற்காலத்தில் உருவான இரண்டாம் தலைமுறை நட்சத்திரங்கள் அல்ல, மாறாக முதல் தலைமுறை நட்சத்திரங்களின் கொத்துகளே என்பதை உறுதிப்படுத்த MIRI விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவும்.
அண்மை அகச்சிவப்புக் கருவிகளை விட அடர்த்தியான தூசி மேகங்களை ஆராய்வதன் மூலம், MIRI நட்சத்திரங்களின் பிறப்பிடங்களை வெளிப்படுத்தும். மேலும், கோள்கள் உருவாகக்கூடிய அருகிலுள்ள நட்சத்திரங்களைச் சுற்றியுள்ள குளிர்ந்த சூழல்களில், பூமியில் பொதுவாகக் காணப்படும் நீர், கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் மீத்தேன் போன்ற மூலக்கூறுகளையும், சிலிக்கேட்டுகள் போன்ற பாறை கனிமங்களின் மூலக்கூறுகளையும் இது கண்டறியும். அண்மை அகச்சிவப்புக் கருவிகள் இந்த மூலக்கூறுகளை வெப்பமான சூழல்களில் ஆவிகளாகக் கண்டறிவதில் சிறந்தவை, ஆனால் MIRI-ஆல் அவற்றை பனிக்கட்டிகளாகக் காண முடியும்.
"அமெரிக்க மற்றும் ஐரோப்பிய நிபுணத்துவத்தை ஒன்றிணைப்பதன் மூலம், வெப்பின் ஆற்றலாக MIRI-ஐ நாங்கள் உருவாக்கியுள்ளோம். இது, நட்சத்திரங்கள், கோள்கள் மற்றும் விண்மீன் திரள்கள் எவ்வாறு உருவாகிப் பரிணமிக்கின்றன என்பது குறித்த பெரிய கேள்விகளுக்கு உலகெங்கிலும் உள்ள வானியலாளர்கள் பதிலளிக்க உதவும்," என்று MIRI அறிவியல் குழுவின் இணைத் தலைவரும், இங்கிலாந்து வானியல் தொழில்நுட்ப மையத்தில் (UK ATC) உள்ள இந்தக் கருவிக்கான ஐரோப்பிய முதன்மை ஆய்வாளருமான கில்லியன் ரைட் கூறினார்.
MIRI கிரையோகூலர், கருவியின் உணரிகளிலிருந்து வெப்பத்தை வெளியேற்றுவதற்காக, சுமார் ஒன்பது பார்ட்டி பலூன்களை நிரப்பும் அளவுக்கு ஹீலியம் வாயுவைப் பயன்படுத்துகிறது. இரண்டு மின்சார அமுக்கிகள், உணரி அமைந்துள்ள இடம் வரை நீண்டு செல்லும் ஒரு குழாய் வழியாக ஹீலியத்தைப் பம்ப் செய்கின்றன. அந்தக் குழாய், உணரியுடன் இணைக்கப்பட்டிருக்கும் ஒரு உலோகத் தொகுதி வழியாகச் செல்கிறது; குளிர்விக்கப்பட்ட ஹீலியம் அந்தத் தொகுதியிலிருந்து அதிகப்படியான வெப்பத்தை உறிஞ்சி, உணரியின் இயக்க வெப்பநிலையை 7 கெல்வின் அளவிற்குக் கீழே வைத்திருக்கிறது. பின்னர், சூடாக்கப்பட்ட (ஆனால் இன்னும் குளிராக இருக்கும்) வாயு அமுக்கிக்குத் திரும்பி, அங்கு அதிகப்படியான வெப்பத்தை வெளியேற்றுகிறது, மேலும் இந்தச் சுழற்சி மீண்டும் தொடங்குகிறது. அடிப்படையில், இந்த அமைப்பு வீட்டு குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் மற்றும் குளிரூட்டிகளில் பயன்படுத்தப்படும் அமைப்பைப் போன்றது.
ஹீலியத்தைக் கொண்டு செல்லும் குழாய்கள் தங்க முலாம் பூசப்பட்ட துருப்பிடிக்காத எஃகினால் ஆனவை, மேலும் அவை பத்தில் ஒரு அங்குலத்திற்கும் (2.5 மிமீ) குறைவான விட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன. இது விண்கலத்தின் பிரதானப் பகுதியில் அமைந்துள்ள அமுக்கியிலிருந்து, ஆய்வகத்தின் தேன்கூடு வடிவ முதன்மைக் கண்ணாடிக்குப் பின்னால் அமைந்துள்ள ஒளியியல் தொலைநோக்கிக் கூறில் உள்ள MIRI உணரி வரை சுமார் 30 அடி (10 மீட்டர்) நீளத்திற்கு நீண்டுள்ளது. விரிவடையக்கூடிய கோபுர அமைப்பு (DTA) எனப்படும் ஒரு வன்பொருள், இவ்விரு பகுதிகளையும் இணைக்கிறது. ஏவுதலுக்காக மடிக்கப்படும்போது, ​​ராக்கெட்டின் மேற்புறத்தில் உள்ள பாதுகாப்பு உறைக்குள் மடிக்கப்பட்ட ஆய்வகத்தை நிலைநிறுத்த உதவும் வகையில், இந்த DTA ஒரு பிஸ்டனைப் போல அழுத்தப்படுகிறது. விண்வெளியில் சென்றவுடன், அறை வெப்பநிலையில் உள்ள விண்கலத்தின் பிரதானப் பகுதியை, குளிர்ச்சியான ஒளியியல் தொலைநோக்கிக் கருவிகளிலிருந்து பிரிப்பதற்காக இந்தக் கோபுரம் விரிவடையும். மேலும், சூரிய மறைப்பு மற்றும் தொலைநோக்கி முழுமையாக விரியவும் இது வழிவகுக்கும்.
இந்த அனிமேஷன், ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளித் தொலைநோக்கி ஏவப்பட்ட சில மணிநேரங்கள் மற்றும் நாட்களுக்குப் பிறகு, அது நிலைநிறுத்தப்படும் சிறந்த செயல்முறையைக் காட்டுகிறது. மையத்தில் நிலைநிறுத்தக்கூடிய கோபுர அமைப்பின் விரிவாக்கமானது, MIRI-யின் இரண்டு பாகங்களுக்கு இடையிலான தூரத்தை அதிகரிக்கும். அவை குளிர்விக்கப்பட்ட ஹீலியம் கொண்ட சுருள் வடிவக் குழாய்களால் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.
ஆனால், இந்த நீட்டிப்பு செயல்முறைக்கு, விரிவடையக்கூடிய கோபுர அமைப்பைக் கொண்டு ஹீலியம் குழாயை நீட்ட வேண்டியுள்ளது. அதனால், அந்தக் குழாய் ஒரு சுருள்வில் போலச் சுருள்கிறது. இதனால்தான் MIRI பொறியாளர்கள் குழாயின் இந்தப் பகுதிக்கு “ஸ்லிங்கி” என்று செல்லப்பெயர் சூட்டினர்.
"வானியல் ஆய்வகத்தின் பல பகுதிகளை உள்ளடக்கிய ஒரு அமைப்பில் பணியாற்றுவதில் சில சவால்கள் உள்ளன," என்று JPL MIRI திட்ட மேலாளர் அனலின் ஷ்னைடர் கூறினார். "இந்த வெவ்வேறு பகுதிகள், நார்த்ராப் க்ரம்மன் மற்றும் அமெரிக்க நாசாவின் காடார்ட் விண்வெளிப் பறப்பு மையம் உள்ளிட்ட பல்வேறு நிறுவனங்கள் அல்லது மையங்களால் வழிநடத்தப்படுகின்றன; நாங்கள் அனைவருடனும் தொடர்பு கொள்ள வேண்டும். தொலைநோக்கியில் உள்ள வேறு எந்த வன்பொருளுக்கும் இதைச் செய்ய வேண்டிய அவசியம் இல்லை, எனவே இது MIRI-க்கு மட்டுமேயான ஒரு தனித்துவமான சவாலாகும். MIRI கிரையோகூலர்களின் பயணம் நிச்சயமாக ஒரு நீண்ட நெடிய பயணமாக இருந்துள்ளது, மேலும் அதை விண்வெளியில் காண நாங்கள் தயாராக இருக்கிறோம்."
ஜேம்ஸ் வெப் விண்வெளித் தொலைநோக்கி, உலகின் முதன்மையான விண்வெளி அறிவியல் ஆய்வகமாக 2021-ல் ஏவப்படவுள்ளது. வெப், நமது சூரிய மண்டலத்தின் மர்மங்களை வெளிக்கொணரும், பிற நட்சத்திரங்களைச் சுற்றியுள்ள தொலைதூர உலகங்களை நோக்கும், மேலும் நமது பிரபஞ்சம் மற்றும் நமது இடத்தின் மர்மமான கட்டமைப்புகள் மற்றும் தோற்றங்களை ஆராயும். வெப் என்பது நாசா மற்றும் அதன் கூட்டாளிகளான ஐரோப்பிய விண்வெளி நிறுவனம் (ESA) மற்றும் கனடிய விண்வெளி நிறுவனம் ஆகியவற்றால் வழிநடத்தப்படும் ஒரு சர்வதேச முன்னெடுப்பாகும்.
MIRI, நாசா மற்றும் ஐரோப்பிய விண்வெளி நிறுவனம் (ESA) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான 50-50 கூட்டு முயற்சியின் மூலம் உருவாக்கப்பட்டது. MIRI-க்கான அமெரிக்க முயற்சிகளுக்கு JPL தலைமை தாங்குகிறது, மேலும் ஐரோப்பிய வானியல் நிறுவனங்களின் பன்னாட்டுக் கூட்டமைப்பு ESA-விற்குப் பங்களிக்கிறது. அரிசோனா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஜார்ஜ் ரீக், MIRI-யின் அமெரிக்க அறிவியல் குழுவின் தலைவர் ஆவார். கில்லியன் ரைட், MIRI-யின் ஐரோப்பிய அறிவியல் குழுவின் தலைவர் ஆவார்.
இங்கிலாந்தின் ATC-ஐச் சேர்ந்த அலிஸ்டர் கிளாஸ் MIRI கருவி விஞ்ஞானியாகவும், மைக்கேல் ரெஸ்லர் JPL-இல் அமெரிக்க திட்ட விஞ்ஞானியாகவும் உள்ளனர். இங்கிலாந்தின் ATC-ஐச் சேர்ந்த லாஸ்லோ டமாஸ் ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தை நிர்வகிக்கிறார். MIRI கிரையோகூலரின் உருவாக்கம், மேரிலாந்தின் கிரீன்பெல்ட்டில் உள்ள நாசாவின் கோடார்ட் விண்வெளிப் பறப்பு மையம் மற்றும் கலிபோர்னியாவின் ரெடோண்டோ பீச்சில் உள்ள நார்த்ராப் க்ரம்மன் ஆகியவற்றுடன் இணைந்து JPL-ஆல் வழிநடத்தப்பட்டு நிர்வகிக்கப்பட்டது.