Инструмент MIRI телескопа Джеймса Уэбба стал очень холодным

Это, пожалуй, само определение крутости. Прибор среднего инфракрасного диапазона на космическом телескопе Джеймса Уэбба сейчас работает при сверхнизкой рабочей температуре.

Собранный в Великобритании прибор достиг температуры -267 градусов по Цельсию, или всего на шесть градусов выше «абсолютного нуля».

Эта невообразимо низкая температура находится недалеко от точки, в которой все атомы должны перестать колебаться.

Холодный статус MIRI позволит обсерватории Уэбба увидеть далекую Вселенную в беспрецедентных деталях.

Температурная веха, подтвержденная американским космическим агентством НАСА в среду, была одобрена британским соруководителем прибора, профессором Джиллиан Райт.

«Процесс охлаждения был проверкой нашей тепловой конструкции», — сказала она BBC News.

«Когда вы планируете эти вещи, у вас всегда есть непредвиденные обстоятельства. Есть «что, если?»; как вы будете реагировать, если произойдет то или это? Но это было сделано одним прямым выстрелом. Это действительно фантастическое достижение».

MIRI — один из четырех инструментов на Webb, который является преемником почтенного космического телескопа Хаббла и, как ожидается, будет не менее революционным.

Однако ключевое отличие заключается в том, что Уэбб будет настроен на то, чтобы видеть Вселенную на более длинных волнах, в инфракрасном диапазоне.

Это означает, что он должен быть защищен от всех источников тепла, включая его собственное оборудование, которое в противном случае светилось бы в той же части светового спектра, которую он хочет обнаружить.

С этой целью Уэбб развернул гигантский солнцезащитный козырек вскоре после его запуска 25 декабря.

Эта мембрана размером с теннисный корт затеняла все важные части телескопа.

Этого было достаточно в условиях космоса, чтобы пассивно охладить три прибора на Уэббе до заданной температуры чуть ниже -233°C, или, если использовать более научную шкалу температуры: 40 кельвинов.

Но этого недостаточно для MIRI, который будет работать с самыми длинными инфракрасными волнами в диапазоне чувствительности Webb.

«Наши детекторы должны иметь разрешение менее 7К, иначе они захлестнут себя тем, что мы называем «темновым током», — сказал профессор Райт.

«Если мы выше этой температуры, собственные движения атомов внутри детекторов создают заряд, и это то, что они будут измерять выше 7K. Оптика или зеркала внутри MIRI должны быть менее 12K», — директор объяснили в Центре астрономических технологий Великобритании в Эдинбурге.

Для достижения еще более холодного режима потребовался блок активного охлаждения или криоохладитель, разработанный инженерами американского аэрокосмического производителя Northrop Grumman.

Блок представляет собой сеть насосов, клапанов и трубопроводов, которые пропускают газообразный гелий под различным давлением через телескоп, чтобы поглотить избыточное тепло внутри MIRI, а затем отвести его подальше от инструмента.

Теперь, когда рабочая температура достигнута, команда MIRI может приступить к подготовке к наблюдениям.

Это включает в себя сначала обеспечение фокусировки огромного зеркала Уэбба шириной 6,5 м для MIRI так же, как и для других инструментов телескопа.

Затем идет работа по калибровке — подтверждение того, что MIRI передает данные со своей камеры и спектрографов ожидаемым и понятным образом.

Все это, скорее всего, займет пару месяцев.

Камера MIRI в конечном итоге даст нам великолепные виды космоса, как это сделал Хаббл; спектрографы покажут химический состав, температуру, плотность и скорость многих объектов в поле зрения.

У Джеймса Уэбба есть ряд целей, в том числе поиск самых первых звезд, засиявших во Вселенной, и подробное изучение образования и эволюции галактик.

Во всем этом будет участвовать MIRI.

Среди его умных технологий четыре коронографа. Это небольшие диски, расположенные поперек поля зрения для использования в высококонтрастных изображениях. Они позволят Уэббу блокировать блики звезды и изучать только планеты, находящиеся на ее орбите.

Коронографы установлены на колесе различных фильтров изображений, разработанных Институтом астрономии Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия.

Этот механизм, как и детекторы и оптика в MIRI, должен будет продолжать работать в сверххолодных условиях внутри прибора в течение следующих 20 лет.

MIRI был создан в сотрудничестве между европейским консорциумом, возглавляемым из Великобритании, и НАСА. Компоненты были привезены со всей Европы и Америки для сборки и тестирования в Великобритании перед отправкой в ​​США для интеграции в телескоп.

Концептуальные исследования того, что впоследствии станет MIRI, начались в конце 1990-х годов. Теперь он почти готов начать изображать и анализировать Вселенную.