El telescopio espacial James Webb de la NASA tendrá la cámara más genial del mundo-Science Exploration-cnBeta.COM

El telescopio espacial James Webb de la NASA se lanzará el 24 de diciembre. Es el observatorio espacial más grande de la historia. Tiene una misión igualmente enorme: recolectar luz infrarroja de los rincones más lejanos del universo para que los científicos puedan explorar nuestro universo. Estructura y origen y nuestro lugar en él.

Muchos objetos cósmicos, incluidas las estrellas y los planetas, y el gas y el polvo que forman, emiten luz infrarroja, a veces llamada radiación térmica, pero también lo hacen la mayoría de los otros objetos calientes, como las rejillas.pan de moldeMáquinas, seres humanos y productos electrónicos. Esto significa que los cuatro instrumentos infrarrojos de Weber pueden detectar su propia luz infrarroja. Para reducir esta radiación, estos instrumentos deben estar muy fríos, alrededor de 40 Kelvin (menos 233 grados Celsius). Pero para funcionar correctamente, el instrumento o detector de infrarrojo medio dentro de MIRI deberá enfriarse: por debajo de 7 Kelvin (menos 266 grados Celsius).

C’est seulement quelques degrés au-dessus du zéro absolu (0 Kelvin) – la température la plus froide théoriquement possible, bien qu’elle ne puisse jamais être atteinte physiquement, car cela signifie qu’il n’y a pas de chaleur du todo. Sin embargo, MIRI no ha estado en el espacio desde que el instrumento de imágenes más frío estuvo en funcionamiento.

La temperatura es básicamente una medida de qué tan rápido se mueven los átomos y, además de detectar su propia luz infrarroja, el detector Weber también puede activarse por su propia vibración térmica. La luz detectada por MIRI tiene un rango de energía más bajo que los otros tres instrumentos. Por tanto, su detector es aún más sensible a las vibraciones térmicas. Estas señales no deseadas son lo que los astrónomos llaman «ruido» y pueden abrumar las señales débiles que Weber está tratando de detectar.

Después del lanzamiento, Weber desplegará una visera solar del tamaño de una cancha de tenis, que bloqueará el calor de los MIRI y otros instrumentos para que puedan enfriarse pasivamente. A partir de aproximadamente 77 días después del lanzamiento, el enfriador criogénico de MIRI tardará 19 días en reducir la temperatura del detector del instrumento a menos de 7 Kelvin.

Konstantin Penanen, experto en enfriadores criogénicos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) del Sur de California de la NASA, dijo: “Es relativamente fácil enfriar objetos a esta temperatura en la tierra, generalmente para aplicaciones científicas o industriales. Pero estos sistemas terrestres son muy voluminosos y energéticamente eficientes. Para un observatorio espacial, necesitamos un enfriador físicamente compacto y energéticamente eficiente, y tiene que ser muy confiable, porque no podemos salir a arreglarlo. Estos son los desafíos que enfrentamos aquí. Por un lado, me gustaría decir que los refrigeradores criogénicos MIRI están definitivamente a la vanguardia. Se informa que Penanen administra los instrumentos MIRI para la NASA.

Y uno de los principales objetivos científicos de Weber será estudiar las propiedades de la primera generación de estrellas del universo. La cámara de infrarrojo cercano de Weber, el instrumento NIRCam, podrá detectar estos objetos extremadamente distantes, y MIRI ayudará a los científicos a confirmar que estas fuentes de luz débiles son cúmulos de estrellas de primera generación, en lugar de estrellas de segunda generación. galaxias. .

Al observar las nubes de polvo más gruesas que los instrumentos del infrarrojo cercano, MIRI revelará el lugar de nacimiento de las estrellas. También detectará que existen moléculas comunes en la Tierra (moléculas minerales de roca como agua, dióxido de carbono, metano y silicatos) en el ambiente frío alrededor de las estrellas cercanas, donde se pueden formar los planetas. Los instrumentos de infrarrojo cercano detectan mejor el vapor de agua de estas moléculas en ambientes más cálidos, y MIRI puede ver que es hielo.

«Al combinar la experiencia estadounidense y europea, hemos desarrollado MIRI en una poderosa capacidad para Weber, lo que permitirá a los astrónomos de todo el mundo responder preguntas importantes sobre cómo se forman y evolucionan las estrellas, planetas y galaxias», dijo MIRI, dijo Gillian Wright. el colíder del equipo científico y principal investigador europeo del instrumento en el Centro Británico de Tecnología Astronómica.

Disgustado

Los refrigeradores criogénicos MIRI utilizan helio para eliminar el calor de los detectores del instrumento. Dos compresores eléctricos bombean helio a través de un tubo hasta donde se encuentra el detector. Este tubo pasa a través de un bloque metálico que también se puede conectar al detector; el gas helio enfriado absorbe el exceso de calor del bloque de metal, que mantiene el detector a una temperatura por debajo de 7 Kelvin. Luego, el gas calentado (pero todavía bastante frío) regresa al compresor, donde se libera el exceso de calor, después de lo cual el ciclo comienza de nuevo. Básicamente, el sistema esneverayaire acondicionadoEl sistema utilizado en es similar.

Las tuberías que transportan el helio son de acero inoxidable chapado en oro y tienen menos de una décima de pulgada (2,5 mm) de diámetro. Se extiende desde el compresor hasta el detector MIRI y está ubicado detrás del espejo de panal principal del observatorio y tiene aproximadamente 30 pies (10 metros) de largo. El hardware denominado «Componentes de torre desplegables» conecta estas dos áreas. Cuando se empaqueta y se lanza, el DTA se comprime, que se parece un poco a un pistón, para ayudar a insertar el observatorio acoplado en la cubierta protectora en la parte superior del cohete. Después de ingresar al espacio, la torre se expandirá, separará el bus de la nave espacial a temperatura ambiente de los instrumentos del telescopio óptico más fríos y permitirá que la sombrilla y el telescopio se desplieguen por completo.

Sin embargo, el proceso de alargamiento requiere que el tubo de helio se expanda con el conjunto de torre desplegable. Por lo tanto, el tubo está enrollado como un resorte, razón por la cual los ingenieros de MIRI apodaron esta parte del tubo como «Slinky (un juguete de resorte en espiral)».

El líder del proyecto MIRI en JPL, Analysn Schneider, dijo: «Trabajar en un sistema que abarca múltiples áreas del observatorio presenta desafíos. Estas áreas diferentes están dirigidas por diferentes organizaciones o centros, incluidos Northrop Grumman y Goddard Space. NASA Flight Center, nosotros tener que conectarse con todos. Ningún otro hardware del telescopio necesita hacer eso, por lo que este es un desafío único para MIRI. Para los refrigeradores criogénicos MIRI, es realmente largo. Estamos listos para ver su desempeño en el espacio «.