Znajdź zawartość

Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba zobaczy pierwsze galaktyki, jakie uformowały się po Wielkim Wybuchu. By jednak tego dokonać, jego instrumenty muszą osiągnąć bardzo niską temperaturę. NASA ogłosiła właśnie, że MIRI (Mid-Infrared Instrument) – najważniejszy z instrumentów Webba – został schłodzony do swojej docelowej temperatury pracy, wynoszącej 7 kelwinów (-266,15 stopni Celsjusza). MIRI początkowo schładzał się pasywnie, podobnie jak pozostałe instrumenty Webba. Przed promieniami Słońca chroni je wielka osłona przeciwsłoneczna, dzięki której MIRI osiągnął temperaturę -183 stopni Celsjusza. Później MIRI chłodzony był za pomocą specjalnego urządzenia, które utrzyma jego niską temperaturę przez cały okres pracy. Bardzo niskie temperatury są niezbędne instrumentom naukowym Webba. Teleskop pracuje w podczerwieni. Odległe galaktyki, gwiazdy ukryte w chmurach pyłu czy planety w naszym Układzie Słonecznym emitują promieniowanie podczerwone. Problem w tym, że emitują je wszystkie ciepłe obiekty. W tym urządzenia elektroniczne i optyczne Webba. Dlatego też trzeba je schłodzić do niskich temperatur, zmniejszając ich emisję w podczerwieni, by nie zakłócała emisji rejestrowanej z obserwowanych obiektów. Jako, że MIRI rejestruje większe długości fal, musi być chłodniejszy niż pozostałe trzy instrumenty. Kolejnym powodem, dla którego instrumenty muszą być chłodne, jest występowanie zjawiska występowania tzw. prądu ciemnego. To niewielki prąd płynący w urządzeniach rejestrujących światło, który pojawia się nawet gdy nie docierają do nich żadne fotony. Jest on generowany przez wibrujące atomy samego urządzenia. Daje on sygnał podobny do prawdziwego sygnału rejestrowanego przez detektory, zakłócając ich pracę i dostarczając fałszywych danych, jakoby do wykrywacza dotarło promieniowanie z zewnętrznego źródła. Im chłodniejsze jest urządzenie rejestrujące, tym mniejsze wibracje jego atomów, zatem tym słabszy prąd ciemny. MIRI zaś jest bardziej niż pozostałe instrumenty Webba czułe na prąd ciemny. Dlatego musi być jeszcze chłodniejsze. A trzeba wiedzieć, że na każdy dodatkowy stopień Celsujsza prąd ciemny wzmaga się aż 10-krotnie. Gdy przed tygodniem MIRI został schłodzony do 6,4 kelwina (-266,75 C), specjaliści z NASA rozpoczęli serię testów, by upewnić się, że urządzenie działa jak należy. Następnie wydali urządzeniu całą serię poleceń, sprawdzając, czy zostaną one wypełnione zgodnie z oczekiwaniami. Ćwiczyliśmy to przez wiele lat. To przypominało trochę scenariusz filmowy. Wszystko mieliśmy rozpisane krok po kroku. Gdy zaczęły nadchodzić dane z testu z radością zauważyłem, że wszystko działa tak, jak się spodziewaliśmy, mówi odpowiedzialny za MIRI, Mike Ressler. Teraz, gdy MIRI osiągnął odpowiednią temperaturę pracy i działa jak należy, naukowcy wykonają serię zdjęć testowych gwiazd i innych znanych obiektów. Posłużą one do kalibracji MIRI i dalszego sprawdzenia jego działania. Jednocześnie kalibrowane będą pozostałe trzy instrumenty naukowe Webba. MIRI to współne dzieło NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Z ramienia NASA prace nad MIRI nadzorowali naukowcy z Jet Propulsion Laboratory, z ramienia ESA byli to przedstawiciele różnych instytutów astronomicznych. Teleskop Webba rozpocznie pracę naukową latem bieżącego roku. « powrót do artykułu

Już niemal wszystkie instrumenty naukowe Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba zostały zsynchronizowane ze zwierciadłem głównym. Niemal wszystkie, gdyż ostatni z nich – Mid-Infrared Instrument (MIRI) – można będzie ustawić gdy osiągnie odpowiednią temperaturę pracy. MIRI potrzebuje tak niskiej temperatury, że nie wystarczy mu chłodzenie pasywne, dlatego jest od wielu dni schładzany za pomocą specjalnego nowatorskiego urządzenia kriogenicznego. Około połowy marca informowaliśmy, że zakończył się kluczowy etap ustawiania segmentów zwierciadła Teleskopu Webba. Aby tego dokonać, konieczne było dostrojenie zwierciadła głównego i wtórnego do urządzenia Near-Infrared Camera (NIRCam). To pozwoliło na przeprowadzenie niezbędnych testów i upewnienie się, że system optyczny Webba działa bez zarzutów. Uzyskano wówczas obraz wybranej gwiazdy wykonany za pomocą NIRCam. Po zakończeniu tego etapu rozpoczęto fazę dostrajania optyki do współpracy z Fine Guidance Sensor (FGS), Near-Infrared Slitless Spctrograph (NIRISS) oraz Near-Infrared Spectrometer (NIRSpec). Instrument NIRCam, z którym najpierw synchronizowano optykę, to pracująca w podczerwieni kamera, rejestrująca fale o długości od 0,6 do 5 mikrometrów. Jej celem jest zarejestrowanie światła pierwszych gwiazd i galaktyk, obrazowanie gwiazd w pobliskich galaktykach, młode gwiazdy w Drodze Mlecznej czy obiekty w Pasie Kuipera. Kamerę wyposażono w koronografy, pozwalające na fotografowanie bardzo słabo świecących obiektów, znajdujących się w pobliżu obiektów znacznie jaśniejszych. Dzięki temu możliwe będą dokładne obserwacje planet krążących wokół pobliskich gwiazd. NIRSpec również działa w zakresie 0,6–5 mikrometrów. Spektrograf będzie rejestrował całe widmo promieniowania, co pozwoli na poznanie cech fizycznych badanych obiektów, jak ich masa temperatura czy skład chemiczny. Z kolei FGS/NIRISS będzie odpowiedzialny za precyzyjne pozycjonowanie Webba na wybrane obiekty, wykrycie pierwszego światła, jakie rozbłysło we wszechświecie oraz wykrywanie, charakteryzowanie i badania spektroskopowe egzoplanet. Instrument, na którego zestrojenie z optyką wciąż czekamy, to MIRI. Składa się on z kamery i spektrografu pracujących w średnich zakresach podczerwieni (5–28 mikrometrów). To niezwykle czułe urządzenie naukowe. MIRI zobaczy przesunięcie ku czerwieni odległych galaktyk, słabo widoczne planety, tworzące się dopiero gwiazdy, będzie obserwował obiekty w Pasie Kuipera. To ono dostarczy nam najbardziej spektakularnych zdjęć. Jednak, by móc wykorzystać swoje niezwykłe możliwości, musi zostać schłodzony do temperatury -266,15 stopni Celsjusza. Osiągnięcie tak niskiej temperatury nie jest możliwe za pomocą samego tylko pasywnego chłodzenia i ochrony zapewnianej przez osłonę przeciwsłoneczną. Potrzebne jest chłodzenie aktywne, za które odpowiada nowatorskie dwustopniowe urządzenie. Jego pierwszy stopień schłodzi MIRI do temperatury -255,15 stopni, a dzięki drugiemu MIRI osiągnie wymaganą temperaturę pracy wynoszącą -266,15 stopni Celsjusza. To zaledwie 7 stopni powyżej zera absolutnego. Do niedawna temperatura MIRI spadała bardzo wolno. W ciągu 54 dni chłodzenia pasywnego zmniejszyła się ona o 58 stopni. Przed 10 dniami włączono chłodzenie aktywne i w tym czasie temperatura MIRI spadła o kolejne 52 stopnie. W chwili pisania tego tekstu temperatura MIRI wynosi -231,35 stopni Celsjusza. « powrót do artykułu