Самый требовательный инструмент Джеймса Уэбба достиг рабочей температуры в минус 267 ° С
Космический телескоп Джеймс Уэбб увидит первые галактики, сформировавшиеся после Большого взрыва, но для этого его инструменты сначала должны по-настоящему остыть. Теперь прибор Webb Mid-Infrared Instrument (MIRI) — совместная разработка НАСА и ЕКА — достиг своей конечной рабочей температуры ниже 7 кельвинов (минус 266 градусов по Цельсию).
Наряду с тремя другими инструментами Уэбба, MIRI сначала охлаждался в тени солнцезащитного экрана Уэбба размером с теннисный корт, опускаясь примерно до 90 кельвинов (минус 183 C).
Но для снижения температуры ниже 7 кельвинов потребовался криоохладитель с электрическим приводом. На прошлой неделе команда специалистов прошла особенно сложный этап, называемый «точкой защемления», когда прибор переходит от 15 кельвинов (минус 258 C) до 6,4 кельвинов (минус 267 C).
Низкая температура необходима, потому что все четыре прибора Уэбба обнаруживают инфракрасный свет — длина волн немного больше, чем те, которые может видеть человеческий глаз.
Далекие галактики, звезды, скрытые в космической пыли, и планеты за пределами нашей Солнечной системы — все излучают инфракрасный свет. Но то же самое можно сказать и о других теплых объектах, включая собственную электронику и оптику Уэбба.
Охлаждение детекторов четырех инструментов и окружающего оборудования подавляет эти инфракрасные излучения. MIRI обнаруживает более длинные инфракрасные волны, чем три других прибора, а это значит, что он должен быть еще холоднее.
Другая причина, по которой детекторы Уэбба должны быть холодными, состоит в том, чтобы подавить нечто, называемое темновым током, или электрическим током, создаваемым вибрацией атомов в самих детекторах. Темновый ток имитирует истинный сигнал в детекторах, создавая ложное впечатление, что они были возбуждены светом от внешнего источника.
Эти ложные сигналы могут заглушить настоящие сигналы, которые астрономы хотят найти. Поскольку температура является мерой того, насколько быстро вибрируют атомы в детекторе, снижение температуры означает меньшую вибрацию, что, в свою очередь, означает меньший темновый ток.
Способность MIRI обнаруживать более длинные инфракрасные волны также делает его более чувствительным к темновому току, поэтому он должен быть холоднее, чем другие инструменты, чтобы полностью устранить этот эффект. При повышении температуры прибора на каждый градус темновый ток увеличивается примерно в 10 раз.
Как только MIRI достиг температуры 6,4 Кельвина, ученые начали серию проверок, чтобы убедиться, что детекторы работают должным образом.
«Мы потратили годы, тренируясь для этого момента, выполняя команды и проверки, которые мы сделали на MIRI», — сказал Майк Ресслер, научный сотрудник проекта MIRI в JPL. «Это было похоже на сценарий фильма: все, что мы должны были сделать, было записано и отрепетировано. Когда поступили тестовые данные, я был в восторге, увидев, что все выглядит именно так, как ожидалось, и что у нас есть исправный инструмент».
Перед тем, как MIRI сможет начать свою научную миссию, команде придется столкнуться с еще некоторым количеством проблем.
Теперь, когда прибор остыл до рабочей температуры, члены команды сделают тестовые изображения звезд и других объектов, которые можно использовать для калибровки и проверки работы и функциональности прибора. Инженеры проведут эту подготовку вместе с калибровкой трех других инструментов, предоставив этим летом первые научные изображения.