Bu resim, aynaların ve aletlerin yerleştirildiği Webb teleskobunun soğuk tarafını göstermektedir. Kredi bilgileri: Northrop Grumman
Teleskop aynalarını hizalamak için uzun bir süreci başlatmış olsak da, Webb’in soğuk tarafındaki bileşenlerin neredeyse tamamı soğumaya devam ediyor.
Webb’in dev güneş kalkanı, teleskopu ve kameraları hem doğrudan güneş ışığından hem de Dünya ve Ay’dan yansıyan güneş ışığından uzak tutar. Güneşliğin soğuk tarafındaki her şey pasif bir şekilde soğuyarak derin uzaya ısı yayar. Bu, teleskop ve üç yakın-kızılötesi (NIR) cihazı, güneş korumasından geçen miliwatt enerjinin artı cihazların kendi elektroniği tarafından üretilen ısının, ısı kaybını tam olarak dengelediği sabit durum sıcaklığına ulaşana kadar devam edecek. uzayın içine. Birincil aynanın 50 kelvin’in altına (yaklaşık -370 derece) soğumasını bekliyoruz. Fahrenhaytveya -223 derece santigrat) ve NIR aletleri yaklaşık 40 kelvin’e (yaklaşık -388 derece Fahrenheit veya -233 santigrat derece) ulaşacaktır.
Webb’in Orta Kızılötesi Aracının (MIRI) daha da soğuk olması gerekiyor. Pasif soğutmaya ek olarak, MIRI, 7 kelvin’in (-447 derece Fahrenheit veya -266 santigrat derece) altındaki bir sıcaklığa kadar kapalı çevrimli bir gazlı helyum kriyo-soğutucu veya buzdolabı ile soğutulacaktır. Sıvı helyumu kaynatıp uzaya vererek soğutulan önceki bazı kriyojenik görevlerin aksine, MIRI’nin soğutucusu helyumu yeniden kullanır, tıpkı mutfağınızdaki buzdolabının sürekli olarak kendi soğutucusunu geri dönüştürmesi gibi. Webb ekibi bu hafta MIRI kriyo soğutucunun ilk aşamasını açtı.
9 Şubat 2022 Çarşamba itibariyle Birincil Ayna Segmenti Montajı (PMSA) ve İkincil Ayna Meclisi (SMA) sıcaklıkları. Kredi: NASA
Webb’in güneş korumasının açılmasından bu yana geçen birkaç hafta içinde Webb’in aynaları soğuyor, ancak henüz son sıcaklıklarında değiller. Farklı segmentler arasında sıcaklık farklılıkları vardır ve güneş kalkanına ve uzay aracı otobüsüne daha yakın olan segmentler daha sıcaktır. Bu ayna parçalarının hepsinin yaklaşık 10 kelvin daha soğumasını bekliyoruz, ancak son sıcaklıkları hala 15 ila 20 kelvinlik bir yayılıma sahip olacak. “Örümcek” destek yapısının ucunda asılı duran ikincil ayna zaten çok soğuk.
Bu arada, NIR cihazları da soğuyor. Soğuma sürecinin başlarında, Webb ekibi, optik yüzeylerde su buzu oluşmasını önlemek için aletleri soğuk taraftaki yapılardan daha sıcak tutmak için ısıtıcılar kullandı. Ama artık hepsi bitti ve aletler ve dedektörleri güzel bir şekilde soğuyor. Mevcut sıcaklıkları yaklaşık 75 kelvindir (-325 derece Fahrenheit veya -198 santigrat derece); nihai çalışma sıcaklıklarına ulaşmadan önce birkaç hafta daha soğumaya devam edeceklerdir.
Kızılötesi bir teleskopun soğutulması, enstrümantasyonun ve nihayetinde şaşırtıcı bilimin başarısını sağlamak için kesin ve kritik bir süreçtir. Uzun yıllar süren kızılötesi görevlerden öğrendik ve geliştirdik. Webb’in tarihçisi Robert W. Smith, Webb’in önceki kızılötesi gözlemevlerinin mirasını nasıl geliştirdiği hakkında biraz daha açıklıyor:
“Öncü araştırmacılar, 1800 yılından itibaren kızılötesinde çeşitli astronomik nesneleri incelediler. Kızılötesi astronomi ise ancak 1960’larda yükselmeye başladı. Atmosferin dayattığı sınırlamalar göz önüne alındığında, araştırmacılar balonlar ve roketler üzerinde teleskoplarla deneyler yaptılar.
“Yine de, büyük ödül, bir roket uçuşunun süresini gözlemlemek için beş dakika ile sınırlı olmayan, uzayda bir kızılötesi teleskoptu. ABD, Hollanda ve Birleşik Krallık’taki çabalar Kızılötesi Astronomi Uydusuna (IRAS) yol açtı. 1983’te fırlatılan IRAS, gökyüzünü çeşitli dalga boylarında araştırdı ve on aylık ömrü boyunca 350.000 kızılötesi kaynak tespit etti.. Kızılötesi Uzay Gözlemevi (ISO), 1995 yılında IRAS’ı izledi. 1990’lı yıllarda yer tabanlı kızılötesi astronomide devrim yaratmaya başlayan türden dedektör dizilerini kullanan ilk kızılötesi uzay teleskopu oldu.
“Kızılötesi uzay teleskoplarının geleceği için kritik olan, ışınımsal veya pasif soğutmaya yapılan radikal geçişti. Kızılötesi teleskopların aynaları, kızılötesi radyasyon yayar ve astronomik kaynaklardan yayılan ve çoğu son derece zayıf olan kızılötesi sinyalleri gözlemlemek için aynaların çok soğuk tutulması gerekir. Hem IRAS hem de ISO, teleskoplarını sıvı helyumla doldurulmuş bir Dewar’ın içine yerleştirerek soğuk tutmuştu. Ancak bu yaklaşımı benimsemek, uçabilen teleskopun boyutunu ciddi şekilde sınırladı. Edinburgh Kraliyet Gözlemevi’nden Tim Hawarden, 1980’lerin başında Dewar’ı ortadan kaldırma fikrini araştırmaya başladı. Bunun yerine, bir teleskop, ısıyı uzaya yayarak sıcak ve soğutulmuş olarak fırlatılacaktı.
Pasif soğutmayı kullanan ilk kızılötesi uzay teleskobu, NASASpitzer Uzay Teleskobu, 2003 yılında Dünya’yı izleyen bir yörüngeye fırlatıldı. Gözlemevini 6 kelvin’in altına düşürmek için sıvı helyum kullanılmadan önce birincil ayna pasif olarak yaklaşık 34 kelvin’e soğutuldu. Bir ESA (Avrupa Uzay Ajansı) projesi olan Herschel Uzay Gözlemevi, sıvı helyum soğutmalı aletlerle pasif olarak soğutulmuş bir birincil aynaya (80 kelvin’e) sahipti. Herschel, 2009’dan 2013’e kadar çalıştı ve Webb’e benzer şekilde L2 Lagrange noktasının etrafında döndü. Herschel’in 3.5 metre çapındaki aynası, onu Webb’den önceki en büyük kızılötesi teleskop yaptı.
1989’da Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’ndeki bir çalıştayda, gökbilimciler Hubble’ın yerini alacak ‘Yeni Nesil UV-Görünür-IR Teleskopu’ için fikirler keşfettiler. Bu tartışmalar, vizyonu dünyanın en büyük ve en güçlü kızılötesi gözlemevi olan Webb’de gerçekleştirilen kızılötesi optimize edilmiş bir teleskop olan ‘Yeni Nesil Uzay Teleskobu’ önerisine yol açtı.”
– Robert W. Smith, tarih profesörü, Alberta Üniversitesi
NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Webb kıdemli proje bilimcisi Jonathan Gardner ve Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü Webb bilim iletişimi proje bilimcisi Alexandra Lockwood tarafından yazıldı.