Последний инструмент "Джеймса Уэбба", камера MIRI, достиг рабочей температуры
Прибор MIRI на борту космического телескопа Джеймса Уэбба достиг рабочей температуры - самой низкой из всех приборов полезной нагрузки. Исследователи продолжают калибровку прибора, завершая последние этапы подготовки крупнейшего космического телескопа, когда-либо построенного человеком.
Спустя почти четыре месяца после отправления космический телескоп "Джеймс Уэбб" завершает подготовку и калибровку своих бортовых приборов. 7 апреля инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI) также достиг ожидаемой рабочей температуры - всего 7 градусов Кельвина, или -266 градусов Цельсия. Этот прибор способен наблюдать за объектами, излучающими в среднем инфракрасном диапазоне длин волн, как никогда ранее.
Когда 25 декабря состоялся запуск космического аппарата "Джеймс Уэбб", задачи, стоявшие перед ним, были еще далеки от завершения. Среди различных шагов, связанных с запуском телескопа, достижение температуры, необходимой для правильной работы приборов на борту, является далеко не тривиальной задачей. MIRI, прибор, который будет наблюдать за Вселенной в диапазоне длин волн от 5 до 28 микрон, столкнулся с наибольшими трудностями на этом этапе. Из-за своих уникальных наблюдательных возможностей MIRI должен был охлаждаться сильнее, чем три другие научные полезные нагрузки JWST (NIRCam, NIRSpec и NIRISS).
Первоначальное охлаждение происходило в тени пятислойного зонта, что позволило четырем приборам достичь температуры около 90 Кельвинов (К). Однако цель MIRI была ниже 7 К. Для этого необходимо было использовать криоохладитель с электрическим приводом. За последние несколько недель это устройство, благодаря циркуляции холодного гелия, помогло прибору достичь температуры 15 Кельвинов. Однако в этот момент способность криоохладителя отводить тепло минимальна. MIRI оказался в так называемой "точке защемления", самой сложной фазе охлаждения. Серия критических операций, разработанных и проверенных в течение 30 лет наземной подготовки JWST, наконец, позволила опустить температуру MIRI ниже 7 кельвинов.
Важность охлаждения
Цель наблюдения за Вселенной в инфракрасном диапазоне, как никогда ранее, должна учитывать две технические проблемы, которые, к счастью, могут быть решены путем снижения температуры научных инструментов на борту.
Первый обусловлен инфракрасным излучением приборов, используемых для наблюдений. Как и далекие галактики, звезды и планеты, скрытые в пылевых облаках, оптика и электроника "Уэбба" также излучают в инфракрасном диапазоне. Охлаждение каждого компонента уменьшает эти выбросы, обеспечивая беспрепятственный обзор Вселенной.
Вторая проблема известна как темновой ток - ток, создаваемый вибрацией атомов в самих детекторах. Это явление имитирует сигнал от внешнего источника, что приводит к ложным представлениям о том, что наблюдает телескоп. Снижение температуры приборов также приводит к уменьшению скорости, с которой колеблются атомы в детекторах. Следовательно, темновой ток уменьшается, снижая вероятность получения ложных данных во время наблюдений.
![](/wp-content/uploads/2022/04/758-2.jpg)
Однако, поскольку MIRI должен вести наблюдения на более далеких длинах волн, чем ближний инфракрасный диапазон его трех спутников, ему необходимо еще больше охладиться. Это связано с тем, что он более чувствителен к темному току: на каждый дополнительный градус температуры этот ток увеличивается в 10 раз. По этой причине чрезвычайно важно, чтобы MIRI работал при гораздо более низких температурах, чем 35-40 Кельвинов, при которых работают другие научные приборы.
Как только MIRI достиг 6,4 Кельвина, команда по подготовке Уэбба проверила, что детектор работает так, как ожидалось. Состояние здоровья MIRI отличное, и его научный руководитель проекта Майк Ресслер так отозвался об этом достижении:
"Это было похоже на сценарий фильма: все, что мы должны были сделать, было записано и отрепетировано. Когда пришли данные испытаний, я был в восторге, увидев, что все выглядит именно так, как ожидалось, и что у нас исправный прибор".
Следующие шаги включают тестирование изображений звезд и других известных объектов для калибровки и проверки функциональности MIRI. Это будет сделано одновременно с калибровкой других инструментов, так что "Уэбб" будет готов к получению первого научного изображения этим летом.