యూకే నుండి బయలుదేరిన తర్వాత, ఇంజనీర్లు నాసా గోడార్డ్ స్పేస్ ఫ్లైట్ సెంటర్‌లో జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ యొక్క మిడ్-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ పరికరాన్ని "స్వీకరణ" కార్యక్రమాన్ని నిర్వహిస్తున్నారు.
JPL ఫ్లైట్ టెక్నీషియన్లు జానీ మెలెండెజ్ (కుడివైపు) మరియు జో మోరా, కాలిఫోర్నియాలోని రెడోండో బీచ్‌లో ఉన్న నార్త్‌రోప్ గ్రుమ్మన్‌కు పంపే ముందు మిరి క్రయోకూలర్‌ను తనిఖీ చేస్తున్నారు. అక్కడ, ఆ కూలర్‌ను వెబ్ టెలిస్కోప్ బాడీకి జతచేస్తారు.
UKలోని రూథర్‌ఫోర్డ్‌లో ఉన్న ఆపిల్టన్ ప్రయోగశాలలో కనిపించే MIRI పరికరంలోని ఈ భాగంలో పరారుణ డిటెక్టర్లు ఉన్నాయి. క్రయోకూలర్ అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేస్తుంది కాబట్టి, అది డిటెక్టర్‌కు దూరంగా ఉంటుంది. చల్లని హీలియంను మోసుకెళ్లే ఒక గొట్టం ఈ రెండు విభాగాలను కలుపుతుంది.
రెడాండో బీచ్‌లోని నార్త్‌రోప్ గ్రుమ్మన్‌లో, ఇంజనీర్లు ఇంటిగ్రేటెడ్ సైంటిఫిక్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్ మాడ్యూల్ (ISIM)కు దానిని జతచేయడానికి ఓవర్‌హెడ్ క్రేన్‌ను ఉపయోగించడానికి సిద్ధమవుతుండగా, MIRI (ఎడమవైపు) ఒక బ్యాలెన్స్ బీమ్‌పై ఉంది. ISIM అనేది వెబ్ యొక్క ప్రధాన భాగం, ఇందులో టెలిస్కోప్‌ను ఉంచే నాలుగు శాస్త్రీయ పరికరాలు ఉంటాయి.
అబ్జర్వేటరీలోని నాలుగు శాస్త్రీయ పరికరాలలో ఒకటైన మిరి (MIRI) పరికరం పనిచేయడానికి ముందు, పదార్థం చేరగల అత్యంత శీతల ఉష్ణోగ్రతకు దానిని చల్లబరచాలి.
డిసెంబర్ 24న ప్రయోగించనున్న నాసా జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్, చరిత్రలోనే అతిపెద్ద అంతరిక్ష పరిశోధన కేంద్రం. దీనికి అంతే సవాలుతో కూడిన పని కూడా ఉంది: విశ్వంలోని సుదూర ప్రాంతాల నుండి పరారుణ కాంతిని సేకరించి, తద్వారా శాస్త్రవేత్తలు విశ్వం యొక్క నిర్మాణం, మూలాలు, మన విశ్వం మరియు అందులో మన స్థానం వంటివాటిని శోధించడానికి వీలు కల్పించడం.
నక్షత్రాలు, గ్రహాలు, మరియు అవి ఏర్పడే వాయువులు, ధూళితో సహా అనేక ఖగోళ వస్తువులు పరారుణ కాంతిని విడుదల చేస్తాయి, దీనిని కొన్నిసార్లు ఉష్ణ వికిరణం అని కూడా పిలుస్తారు. కానీ టోస్టర్లు, మనుషులు, మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్ వంటి చాలా ఇతర వెచ్చని వస్తువులు కూడా దీనిని విడుదల చేస్తాయి. అంటే వెబ్ యొక్క నాలుగు పరారుణ పరికరాలు వాటి స్వంత పరారుణ కాంతిని గుర్తించగలవు. ఈ ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి, పరికరం చాలా చల్లగా ఉండాలి—సుమారు 40 కెల్విన్, లేదా మైనస్ 388 డిగ్రీల ఫారెన్‌హీట్ (మైనస్ 233 డిగ్రీల సెల్సియస్). కానీ సరిగ్గా పనిచేయడానికి, మధ్య-పరారుణ పరికరం (MIRI) లోపల ఉన్న డిటెక్టర్లు మరింత చల్లగా మారాలి: 7 కెల్విన్ కంటే తక్కువకు (మైనస్ 448 డిగ్రీల ఫారెన్‌హీట్, లేదా మైనస్ 266 డిగ్రీల సెల్సియస్).
అది పరమ శూన్యం (0 కెల్విన్) కంటే కేవలం కొన్ని డిగ్రీలు మాత్రమే ఎక్కువ – సిద్ధాంతపరంగా సాధ్యమయ్యే అత్యంత శీతల ఉష్ణోగ్రత ఇదే, అయినప్పటికీ భౌతికంగా దాన్ని ఎప్పటికీ చేరుకోలేము ఎందుకంటే అది ఏ మాత్రం వేడి లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది. (అయితే, అంతరిక్షంలో పనిచేస్తున్న అత్యంత శీతలమైన ఇమేజింగ్ పరికరం మిరి కాదు.)
ఉష్ణోగ్రత అనేది ప్రాథమికంగా పరమాణువులు ఎంత వేగంగా కదులుతున్నాయో కొలిచే ఒక కొలమానం, మరియు వెబ్ డిటెక్టర్లు వాటి స్వంత పరారుణ కాంతిని గుర్తించడంతో పాటు, వాటి స్వంత ఉష్ణ కంపనాల ద్వారా కూడా ప్రేరేపించబడతాయి. మిగతా మూడు పరికరాల కంటే మిరి (MIRI) తక్కువ శక్తి పరిధిలోని కాంతిని గుర్తిస్తుంది. ఫలితంగా, దాని డిటెక్టర్లు ఉష్ణ కంపనాలకు మరింత సున్నితంగా ఉంటాయి. ఈ అవాంఛిత సంకేతాలనే ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు "నాయిస్" అని పిలుస్తారు, మరియు ఇవి వెబ్ గుర్తించడానికి ప్రయత్నిస్తున్న బలహీనమైన సంకేతాలను అణచివేయగలవు.
ప్రయోగం తర్వాత, వెబ్ టెన్నిస్ కోర్టు పరిమాణంలో ఉండే ఒక వైజర్‌ను అమర్చుతుంది. ఇది మిరి మరియు ఇతర పరికరాలను సూర్యుని వేడి నుండి కాపాడి, అవి సహజంగా చల్లబడటానికి వీలు కల్పిస్తుంది. ప్రయోగం జరిగిన సుమారు 77 రోజుల తర్వాత, మిరి యొక్క క్రయోకూలర్ పరికరం యొక్క డిటెక్టర్ల ఉష్ణోగ్రతను 7 కెల్విన్ల కంటే తక్కువకు తగ్గించడానికి 19 రోజులు తీసుకుంటుంది.
"శాస్త్రీయ లేదా పారిశ్రామిక అనువర్తనాల కోసం భూమిపై వస్తువులను ఆ ఉష్ణోగ్రతకు చల్లబరచడం చాలా సులభం," అని దక్షిణ కాలిఫోర్నియాలోని నాసా జెట్ ప్రొపల్షన్ లాబొరేటరీలో క్రయోకూలర్ నిపుణుడైన కాన్‌స్టాంటిన్ పెనానెన్ అన్నారు. ఈ లాబొరేటరీ నాసా కోసం MIRI పరికరాన్ని నిర్వహిస్తుంది. "కానీ ఆ భూమి ఆధారిత వ్యవస్థలు చాలా పెద్దవిగా మరియు శక్తి సామర్థ్యం తక్కువగా ఉన్నవిగా ఉంటాయి. ఒక అంతరిక్ష పరిశోధనశాల కోసం, మనకు భౌతికంగా కాంపాక్ట్‌గా, శక్తి సామర్థ్యం గల కూలర్ అవసరం. మనం బయటకు వెళ్లి దాన్ని బాగుచేయలేము కాబట్టి అది అత్యంత విశ్వసనీయంగా ఉండాలి. కాబట్టి ఇవే మేము ఎదుర్కొంటున్న సవాళ్లు. ఆ విషయంలో, MIRI క్రయోకూలర్లు నిస్సందేహంగా ముందంజలో ఉన్నాయని నేను చెబుతాను."
విశ్వంలో మొదటగా ఏర్పడిన నక్షత్రాల లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడం వెబ్ యొక్క శాస్త్రీయ లక్ష్యాలలో ఒకటి. వెబ్ యొక్క నియర్-ఇన్‌ఫ్రారెడ్ కెమెరా లేదా NIRCam పరికరం ఈ అత్యంత సుదూర వస్తువులను గుర్తించగలదు, మరియు ఒక గెలాక్సీ పరిణామంలో తరువాత ఏర్పడిన రెండవ తరం నక్షత్రాలు కాకుండా, ఈ మసక కాంతి వనరులు మొదటి తరం నక్షత్రాల సమూహాలేనని నిర్ధారించడానికి MIRI శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడుతుంది.
సమీప-పరారుణ పరికరాల కంటే దట్టంగా ఉండే ధూళి మేఘాలను పరిశీలించడం ద్వారా, MIRI నక్షత్రాల పుట్టుక స్థానాలను వెల్లడిస్తుంది. గ్రహాలు ఏర్పడే అవకాశం ఉన్న సమీప నక్షత్రాల చుట్టూ ఉన్న చల్లని వాతావరణాలలో, ఇది భూమిపై సాధారణంగా కనిపించే నీరు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు మీథేన్ వంటి అణువులను, అలాగే సిలికేట్‌ల వంటి రాతి ఖనిజాల అణువులను కూడా గుర్తిస్తుంది. సమీప-పరారుణ పరికరాలు వేడి వాతావరణాలలో ఈ అణువులను ఆవిరి రూపంలో బాగా గుర్తించగలవు, అయితే MIRI వాటిని మంచు రూపంలో చూడగలదు.
"అమెరికా మరియు యూరోపియన్ నైపుణ్యాన్ని కలపడం ద్వారా, మేము వెబ్ యొక్క శక్తిగా MIRIని అభివృద్ధి చేశాము. ఇది ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు నక్షత్రాలు, గ్రహాలు మరియు గెలాక్సీలు ఎలా ఏర్పడతాయి మరియు పరిణామం చెందుతాయి అనే పెద్ద ప్రశ్నలకు సమాధానాలు ఇవ్వడానికి వీలు కల్పిస్తుంది," అని UK ఆస్ట్రోనామికల్ టెక్నాలజీ సెంటర్ (UK ATC)లో MIRI సైన్స్ బృందం సహ-నాయకురాలు మరియు ఈ పరికరానికి యూరోపియన్ ప్రిన్సిపల్ ఇన్వెస్టిగేటర్ అయిన గిలియన్ రైట్ అన్నారు.
MIRI క్రయోకూలర్, పరికరంలోని డిటెక్టర్ల నుండి వేడిని దూరం చేయడానికి, సుమారు తొమ్మిది పార్టీ బెలూన్‌లను నింపడానికి సరిపడా హీలియం వాయువును ఉపయోగిస్తుంది. రెండు ఎలక్ట్రిక్ కంప్రెసర్‌లు, డిటెక్టర్ ఉన్న ప్రదేశానికి విస్తరించి ఉన్న ఒక గొట్టం ద్వారా హీలియంను పంప్ చేస్తాయి. ఆ గొట్టం, డిటెక్టర్‌కు జతచేయబడిన ఒక లోహపు దిమ్మె గుండా వెళుతుంది; చల్లబడిన హీలియం ఆ దిమ్మె నుండి అదనపు వేడిని గ్రహిస్తుంది, తద్వారా డిటెక్టర్ యొక్క నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రతను 7 కెల్విన్‌ల కంటే తక్కువగా ఉంచుతుంది. ఆ తర్వాత, వేడెక్కిన (కానీ ఇంకా చల్లగా ఉన్న) వాయువు తిరిగి కంప్రెసర్‌కు చేరుకుంటుంది, అక్కడ అది అదనపు వేడిని బయటకు పంపివేస్తుంది, మరియు ఈ చక్రం మళ్లీ మొదలవుతుంది. ప్రాథమికంగా, ఈ వ్యవస్థ ఇళ్లలోని రిఫ్రిజిరేటర్లు మరియు ఎయిర్ కండిషనర్లలో ఉపయోగించే దానిని పోలి ఉంటుంది.
హీలియంను మోసుకెళ్లే పైపులు బంగారు పూత పూసిన స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి మరియు వాటి వ్యాసం అంగుళంలో పదో వంతు (2.5 మి.మీ.) కన్నా తక్కువగా ఉంటుంది. ఇది స్పేస్‌క్రాఫ్ట్ బస్ ప్రాంతంలో ఉన్న కంప్రెసర్ నుండి, అబ్జర్వేటరీ యొక్క తేనెగూడు ఆకారపు ప్రాథమిక అద్దం వెనుక ఉన్న ఆప్టికల్ టెలిస్కోప్ ఎలిమెంట్‌లోని MIRI డిటెక్టర్ వరకు సుమారు 30 అడుగుల (10 మీటర్ల) వరకు విస్తరించి ఉంటుంది. డిప్లాయబుల్ టవర్ అసెంబ్లీ లేదా DTA అని పిలువబడే హార్డ్‌వేర్ ఈ రెండు ప్రాంతాలను కలుపుతుంది. ప్రయోగానికి సిద్ధం చేసేటప్పుడు, రాకెట్ పైభాగంలో ఉన్న రక్షణ కవచంలోకి భద్రపరిచిన అబ్జర్వేటరీని అమర్చడంలో సహాయపడటానికి, DTA ఒక పిస్టన్ లాగా కొద్దిగా సంపీడనం చేయబడుతుంది. అంతరిక్షంలోకి వెళ్ళాక, గది ఉష్ణోగ్రతలో ఉండే స్పేస్‌క్రాఫ్ట్ బస్‌ను, చల్లగా ఉండే ఆప్టికల్ టెలిస్కోప్ పరికరాల నుండి వేరు చేయడానికి ఈ టవర్ విస్తరిస్తుంది, తద్వారా సన్‌షేడ్ మరియు టెలిస్కోప్ పూర్తిగా విస్తరించడానికి వీలవుతుంది.
ఈ యానిమేషన్, ప్రయోగించిన గంటలు మరియు రోజుల తర్వాత జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ విస్తరణ యొక్క ఆదర్శవంతమైన అమలును చూపిస్తుంది. కేంద్రంలోని విస్తరించగల టవర్ అసెంబ్లీ యొక్క విస్తరణ, MIRI యొక్క రెండు భాగాల మధ్య దూరాన్ని పెంచుతుంది. అవి చల్లబరిచిన హీలియంతో కూడిన హెలికల్ ట్యూబ్‌ల ద్వారా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.
కానీ, ఈ పొడిగింపు ప్రక్రియకు, విస్తరించగల టవర్ అసెంబ్లీతో హీలియం ట్యూబ్‌ను సాగదీయడం అవసరం. అందువల్ల ఆ ట్యూబ్ ఒక స్ప్రింగ్ లాగా చుట్టుకుంటుంది, అందుకే MIRI ఇంజనీర్లు ట్యూబ్‌లోని ఈ భాగానికి “స్లింకీ” అని ముద్దుపేరు పెట్టారు.
"అబ్జర్వేటరీలోని పలు ప్రాంతాలకు విస్తరించి ఉన్న వ్యవస్థపై పనిచేయడంలో కొన్ని సవాళ్లు ఉన్నాయి," అని జేపీఎల్ ఎంఐఆర్ఐ ప్రోగ్రామ్ మేనేజర్ అనాలిన్ ష్నైడర్ అన్నారు. "ఈ వేర్వేరు ప్రాంతాలకు నార్త్‌రోప్ గ్రుమ్మన్ మరియు యూఎస్ నాసా యొక్క గాడార్డ్ స్పేస్ ఫ్లైట్ సెంటర్‌తో సహా వివిధ సంస్థలు లేదా కేంద్రాలు నాయకత్వం వహిస్తాయి, మేము అందరితోనూ మాట్లాడవలసి ఉంటుంది. టెలిస్కోప్‌లో అలా చేయాల్సిన అవసరం ఉన్న ఇతర హార్డ్‌వేర్ ఏదీ లేదు, కాబట్టి ఇది ఎంఐఆర్ఐకి మాత్రమే ప్రత్యేకమైన సవాలు. ఎంఐఆర్ఐ క్రయోకూలర్ల ప్రయాణం ఖచ్చితంగా చాలా సుదీర్ఘమైనది, మరియు మేము దానిని అంతరిక్షంలో చూడటానికి సిద్ధంగా ఉన్నాము."
జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ ప్రపంచంలోనే అగ్రశ్రేణి అంతరిక్ష విజ్ఞాన పరిశోధన కేంద్రంగా 2021లో ప్రయోగించబడుతుంది. వెబ్ మన సౌర వ్యవస్థలోని రహస్యాలను ఛేదిస్తుంది, ఇతర నక్షత్రాల చుట్టూ ఉన్న సుదూర గ్రహాలను పరిశీలిస్తుంది, మరియు మన విశ్వం, అందులో మన స్థానం యొక్క మర్మమైన నిర్మాణాలు, మూలాలను అన్వేషిస్తుంది. వెబ్ అనేది నాసా మరియు దాని భాగస్వాములైన ఈఎస్ఏ (యూరోపియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీ), కెనడియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీల నేతృత్వంలోని ఒక అంతర్జాతీయ కార్యక్రమం.
నాసా మరియు ఈఎస్ఏ (యూరోపియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీ)ల మధ్య 50-50 భాగస్వామ్యంతో మిరి (MIRI) అభివృద్ధి చేయబడింది. మిరి కోసం అమెరికా చేస్తున్న ప్రయత్నానికి జేపీఎల్ (JPL) నాయకత్వం వహిస్తుండగా, యూరోపియన్ ఖగోళ సంస్థల బహుళజాతి కన్సార్టియం ఈఎస్ఏకు సహకారం అందిస్తోంది. అరిజోనా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన జార్జ్ రీకే మిరి యొక్క అమెరికా శాస్త్ర బృందానికి నాయకుడు. గిలియన్ రైట్ మిరి యొక్క యూరోపియన్ శాస్త్రీయ బృందానికి అధిపతి.
యూకేలోని ATCకి చెందిన అలిస్టర్ గ్లాస్ MIRI పరికర శాస్త్రవేత్తగా మరియు JPLలో మైఖేల్ రెస్లర్ US ప్రాజెక్ట్ శాస్త్రవేత్తగా ఉన్నారు. యూకే ATCకి చెందిన లాస్లో టమాస్ యూరోపియన్ యూనియన్‌కు బాధ్యత వహిస్తున్నారు. మేరీల్యాండ్‌లోని గ్రీన్‌బెల్ట్‌లో ఉన్న నాసా గాడార్డ్ స్పేస్ ఫ్లైట్ సెంటర్ మరియు కాలిఫోర్నియాలోని రెడాండో బీచ్‌లో ఉన్న నార్త్‌రోప్ గ్రుమ్మన్‌ల సహకారంతో JPL, MIRI క్రయోకూలర్ అభివృద్ధికి నాయకత్వం వహించి, నిర్వహించింది.