Muhandislar Buyuk Britaniyadan jo'nab ketganidan so'ng, NASAning Goddard kosmik parvoz markazida James Webb kosmik teleskopining o'rta infraqizil asbobini "qabul qilish" ishlarini olib bormoqdalar.
JPL uchish texniklari Jonni Melendez (o'ngda) va Jo Mora MIRI kriosovutgichini Kaliforniyaning Redondo-Bich shahridagi Northrop Grummanga jo'natishdan oldin tekshirmoqdalar. U yerda sovutgich Webb teleskopi korpusiga biriktirilgan.
Buyuk Britaniyaning Ruterford shahridagi Appleton laboratoriyasida ko'rilgan MIRI asbobining bu qismi infraqizil detektorlarni o'z ichiga oladi. Kriosuler yuqori haroratda ishlagani uchun detektordan uzoqda joylashgan. Sovuq geliyni olib yuradigan naycha ikki qismni bog'laydi.
MIRI (chapda) Redondo plyajidagi Northrop Grumman teleskopida muvozanat nurida o'tiribdi, muhandislar uni Integratsiyalashgan ilmiy asboblar moduliga (ISIM) ulash uchun yuqori kranni ishlatishga tayyorgarlik ko'rishmoqda. ISIM - bu Webbning yadrosi, teleskop joylashgan to'rtta ilmiy asbob.
MIRI asbobi — rasadxonadagi to'rtta ilmiy asbobdan biri — ishlay boshlashidan oldin, uni materiya yeta oladigan eng sovuq haroratgacha sovutish kerak.
NASAning 24-dekabr kuni ishga tushirilishi rejalashtirilgan James Webb kosmik teleskopi tarixdagi eng katta kosmik rasadxona bo'lib, uning vazifasi ham bir xil darajada qiyin: koinotning uzoq burchaklaridan infraqizil nurlarni to'plash, bu olimlarga koinotning tuzilishi va kelib chiqishini o'rganish imkonini beradi. Bizning koinotimiz va undagi o'rnimiz.
Ko'plab kosmik jismlar - jumladan, yulduzlar va sayyoralar, shuningdek, ular hosil bo'lgan gaz va chang - infraqizil nurlanishni, ba'zan termal nurlanish deb ataladigan nurlanishni chiqaradi. Ammo tosterlar, odamlar va elektronika kabi boshqa ko'pgina issiq jismlar ham shunday. Bu Webbning to'rtta infraqizil asbobi o'zining infraqizil nurini aniqlay olishini anglatadi. Bu nurlanishlarni kamaytirish uchun asbob juda sovuq bo'lishi kerak - taxminan 40 Kelvin yoki minus 388 daraja Farengeyt (minus 233 daraja Selsiy). Ammo to'g'ri ishlashi uchun o'rta infraqizil asbob yoki MIRI ichidagi detektorlar sovuqroq bo'lishi kerak: 7 Kelvindan past (minus 448 daraja Farengeyt yoki minus 266 daraja Selsiy).
Bu mutlaq noldan bir necha daraja yuqori (0 Kelvin) – nazariy jihatdan mumkin bo'lgan eng sovuq harorat, garchi unga hech qachon jismonan erishib bo'lmaydi, chunki u hech qanday issiqlikning to'liq yo'qligini anglatadi. (Biroq, MIRI kosmosda ishlaydigan eng sovuq tasvirlash asbobi emas.)
Harorat asosan atomlarning qanchalik tez harakatlanishini o'lchovidir va o'zlarining infraqizil nurlarini aniqlashdan tashqari, Webb detektorlari o'zlarining termal tebranishlari bilan ham ishga tushirilishi mumkin. MIRI boshqa uchta asbobga qaraganda pastroq energiya diapazonidagi yorug'likni aniqlaydi. Natijada, uning detektorlari termal tebranishlarga ko'proq sezgir. Bu kiruvchi signallar astronomlar "shovqin" deb ataydigan narsadir va ular Webb aniqlamoqchi bo'lgan zaif signallarni bostirishi mumkin.
Ishga tushirilgandan so'ng, Webb MIRI va boshqa asboblarni quyosh issiqligidan himoya qiluvchi va ularni passiv ravishda sovutish imkonini beruvchi tennis korti o'lchamidagi visorni joylashtiradi. Ishga tushirilgandan taxminan 77 kun o'tgach, MIRI kriosovutgichi asbob detektorlarining haroratini 7 Kelvindan pastga tushirish uchun 19 kun kerak bo'ladi.
“Yer yuzida narsalarni shu haroratgacha sovutish nisbatan oson, ko'pincha ilmiy yoki sanoat qo'llanmalari uchun”, dedi NASAning Janubiy Kaliforniyadagi Jet Propulsion Laboratoriyasining kriosovutgich bo'yicha mutaxassisi Konstantin Penanen. U NASA uchun MIRI asbobini boshqaradi. “Ammo Yerga asoslangan bu tizimlar juda katta va energiya tejamkor. Kosmik rasadxona uchun bizga jismonan ixcham, energiya tejamkor sovutgich kerak va u juda ishonchli bo'lishi kerak, chunki biz uni ta'mirlay olmaymiz. Shunday qilib, biz duch keladigan qiyinchiliklar mana shular. Shu nuqtai nazardan, men MIRI kriosovutgichlari, albatta, oldingi o'rinlarda, deb aytardim.”
Webbning ilmiy maqsadlaridan biri koinotda shakllangan ilk yulduzlarning xususiyatlarini o'rganishdir. Webbning yaqin infraqizil kamerasi yoki NIRCam asbobi bu juda uzoqdagi obyektlarni aniqlay oladi va MIRI olimlarga bu xira yorug'lik manbalari galaktika evolyutsiyasida keyinchalik shakllangan ikkinchi avlod yulduzlari emas, balki birinchi avlod yulduzlarining klasterlari ekanligini tasdiqlashga yordam beradi.
Yaqin infraqizil asboblarga qaraganda qalinroq chang bulutlarini ko'rib, MIRI yulduzlarning tug'ilgan joylarini ochib beradi. Shuningdek, u Yerda keng tarqalgan molekulalarni - masalan, suv, karbonat angidrid va metanni, shuningdek, sayyoralar paydo bo'lishi mumkin bo'lgan yaqin yulduzlar atrofidagi salqin muhitda silikatlar kabi toshli minerallarning molekulalarini aniqlaydi. Yaqin infraqizil asboblar bu molekulalarni issiq muhitda bug' sifatida aniqlashda yaxshiroq, MIRI esa ularni muz sifatida ko'ra oladi.
“AQSh va Yevropa tajribasini birlashtirib, biz MIRI ni Webbning kuchi sifatida ishlab chiqdik, bu butun dunyo astronomlariga yulduzlar, sayyoralar va galaktikalar qanday shakllanishi va rivojlanishi haqidagi muhim savollarga javob berish imkonini beradi”, dedi Gillian Rayt, MIRI ilmiy guruhining hamraisi va Buyuk Britaniya Astronomik Texnologiyalar Markazi (UK ATC) asbobining Yevropa bosh tadqiqotchisi.
MIRI kriosovutgichi asbob detektorlaridan issiqlikni olib ketish uchun geliy gazidan foydalanadi - taxminan to'qqizta sharni to'ldirish uchun yetarli. Ikkita elektr kompressor geliyni detektor joylashgan joyga cho'zilgan naycha orqali pompalaydi. Naycha detektorga biriktirilgan metall blok orqali o'tadi; sovutilgan geliy blokdan ortiqcha issiqlikni yutadi va detektorning ish haroratini 7 Kelvindan pastda ushlab turadi. Keyin qizdirilgan (lekin baribir sovuq) gaz kompressorga qaytadi, u yerdan ortiqcha issiqlikni chiqaradi va sikl yana boshlanadi. Asosan, tizim maishiy muzlatgichlar va konditsionerlarda ishlatiladigan tizimga o'xshaydi.
Geliyni tashiydigan quvurlar oltin bilan qoplangan zanglamaydigan po'latdan yasalgan va diametri bir dyuymning o'ndan bir qismidan (2,5 mm) kamroq. U kosmik kemaning shinalari zonasida joylashgan kompressordan rasadxonaning ko'plab chuqurchalar shaklidagi asosiy oynasi orqasida joylashgan optik teleskop elementidagi MIRI detektorigacha taxminan 10 metrga cho'zilgan. Joylashtiriladigan minora yig'indisi yoki DTA deb nomlangan apparat ikki zonani bog'laydi. Uchirish uchun qadoqlanganda, DTA, piston kabi, joylashtirilgan rasadxonani raketaning ustidagi himoyaga o'rnatishga yordam berish uchun siqiladi. Kosmosga chiqqandan so'ng, minora xona haroratidagi kosmik kemaning shinasini salqin optik teleskop asboblaridan ajratish va quyoshdan himoya qiluvchi vosita va teleskopning to'liq joylashishiga imkon berish uchun cho'ziladi.
Ushbu animatsiya James Webb kosmik teleskopini ishga tushirishning ideal bajarilishini uchirilgandan keyin soatlab va kunlab ko'rsatadi. Markaziy joylashtiriladigan minora yig'ilishining kengayishi MIRI ning ikki qismi orasidagi masofani oshiradi. Ular sovutilgan geliy bilan spiral naychalar orqali ulangan.
Lekin cho'zish jarayoni geliy naychasini kengaytiriladigan minora yig'masi bilan uzaytirishni talab qiladi. Shunday qilib, naycha prujina kabi o'raladi, shuning uchun MIRI muhandislari naychaning bu qismini "Slinky" deb atashdi.
“Rasadxonaning bir nechta mintaqalarini qamrab oluvchi tizim ustida ishlashda ba'zi qiyinchiliklar mavjud”, dedi JPL MIRI dastur menejeri Analyn Schneider. “Bu turli mintaqalarni Northrop Grumman va AQSh NASAning Goddard kosmik parvoz markazi kabi turli tashkilotlar yoki markazlar boshqaradi, biz hamma bilan gaplashishimiz kerak. Teleskopda buni amalga oshirishi kerak bo'lgan boshqa hech qanday apparat yo'q, shuning uchun bu MIRI uchun xos bo'lgan qiyinchilik. Bu, albatta, MIRI kriosovutgichlari yo'li uchun uzoq navbat bo'ldi va biz uni kosmosda ko'rishga tayyormiz.”
James Webb kosmik teleskopi 2021-yilda dunyodagi yetakchi kosmik fanlar rasadxonasi sifatida ishga tushiriladi. Webb bizning quyosh tizimimizning sirlarini ochib beradi, boshqa yulduzlar atrofidagi uzoq olamlarga nazar tashlaydi va koinotimiz va joyimizning sirli tuzilmalari va kelib chiqishini o'rganadi. Webb - bu NASA va uning hamkorlari ESA (Yevropa kosmik agentligi) va Kanada kosmik agentligi tomonidan boshqariladigan xalqaro tashabbus.
MIRI NASA va ESA (Yevropa kosmik agentligi) o'rtasidagi 50-50 hamkorlik orqali ishlab chiqilgan. JPL AQShning MIRI bo'yicha sa'y-harakatlariga rahbarlik qiladi va Yevropa astronomik institutlarining ko'p millatli konsorsiumi ESAga hissa qo'shadi. Arizona universitetidan Jorj Rieke MIRIning AQSh fan jamoasi rahbari. Gillian Rayt esa MIRIning Yevropa ilmiy jamoasi rahbari.
Buyuk Britaniyaning ATC vakili Alistair Glasse MIRI asbobsozlik bo'yicha olimi, Maykl Ressler esa JPLning AQSh loyihasi bo'yicha olimi. Buyuk Britaniyaning ATC vakili Laszlo Tamas Yevropa Ittifoqiga mas'ul. MIRI kriosovutgichini ishlab chiqish JPL tomonidan NASAning Merilend shtatining Grinbelt shahridagi Goddard kosmik parvozlar markazi va Kaliforniyaning Redondo-Bich shahridagi Northrop Grumman bilan hamkorlikda boshqarildi va amalga oshirildi.