На этой иллюстрации многослойный солнцезащитный козырек космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА простирается под сотовым зеркалом обсерватории. Солнцезащитный козырек — это первый шаг в охлаждении инфракрасных инструментов Уэбба, но прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) требует дополнительной помощи для достижения рабочей температуры. Авторы и права: NASA GSFC/CIL/Адриана Манрике Гутьеррес

Наряду с тремя другими инструментами Уэбба, MIRI сначала охлаждался в тени солнцезащитного козырька Уэбба размером с теннисный корт, упав примерно до 90 кельвинов (минус 298 градусов по Фаренгейту или минус 183 градуса по Цельсию). Но для снижения температуры ниже 7 кельвинов потребовался криоохладитель с электрическим приводом. На прошлой неделе команда прошла особенно сложный этап, называемый «точкой защемления», когда прибор переходит от 15 кельвинов (минус 433 F, или минус 258 C) до 6,4 кельвинов (минус 448 F, или минус 267 C).

«Команда охладителей MIRI вложила много сил в разработку процедуры для точки защемления», — сказал Аналин Шнайдер, руководитель проекта MIRI в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Команда была одновременно взволнована и нервничала, приступая к критическим действиям. В конце концов, это было хрестоматийное выполнение процедуры, и производительность кулера даже лучше, чем ожидалось».

Низкая температура необходима, потому что все четыре прибора Уэбба обнаруживают инфракрасный свет — длина волны немного больше, чем те, которые может видеть человеческий глаз. Далекие галактики, звезды, скрытые в коконах пыли, и планеты за пределами нашей Солнечной системы — все излучают инфракрасный свет . Но то же самое можно сказать и о других теплых объектах, включая собственную электронику и оптику Уэбба. Охлаждение детекторов четырех инструментов и окружающего оборудования подавляет эти инфракрасные излучения. MIRI обнаруживает более длинные инфракрасные волны, чем три других прибора, а это значит, что он должен быть еще холоднее.

Другая причина, по которой детекторы Уэбба должны быть холодными, состоит в том, чтобы подавить явление, называемое темновым током, или электрическим током, создаваемым вибрацией атомов в самих детекторах. Темновой ток имитирует истинный сигнал в детекторах, создавая ложное впечатление, что они были поражены светом от внешнего источника. Эти ложные сигналы могут заглушить настоящие сигналы, которые астрономы хотят найти. Поскольку температура является мерой того, насколько быстро вибрируют атомы в детекторе, снижение температуры означает меньшую вибрацию, что, в свою очередь, означает меньший темновой ток.

Способность MIRI обнаруживать более длинные инфракрасные волны также делает его более чувствительным к темновому току, поэтому он должен быть холоднее, чем другие инструменты, чтобы полностью устранить этот эффект. При повышении температуры прибора на каждый градус темновой ток увеличивается примерно в 10 раз.

Как только MIRI достиг температуры 6,4 Кельвина, ученые начали серию проверок, чтобы убедиться, что детекторы работают должным образом. Подобно врачу, ищущему какие-либо признаки болезни, команда MIRI просматривает данные, описывающие состояние прибора, а затем дает прибору ряд команд, чтобы проверить, может ли он правильно выполнять задачи. Эта веха является кульминацией работы ученых и инженеров в нескольких учреждениях, помимо JPL, включая Northrop Grumman, которая построила криокулер, и Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, который руководил интеграцией MIRI и охладителя в остальную часть обсерватории. .

«Мы потратили годы, тренируясь для этого момента, выполняя команды и проверки, которые мы сделали на MIRI», — сказал Майк Ресслер, научный сотрудник проекта MIRI в JPL. «Это было похоже на сценарий фильма: все, что мы должны были сделать, было записано и отрепетировано. Когда поступили данные испытаний, я был в восторге, увидев, что все выглядит именно так, как ожидалось, и что у нас есть исправный инструмент».

Перед тем, как MIRI сможет начать свою научную миссию, команде придется столкнуться с еще большим количеством проблем. Теперь, когда прибор прогрет до рабочей температуры, члены команды сделают тестовые изображения звезд и других известных объектов, которые можно использовать для калибровки и проверки работы и функциональности прибора. Команда проведет эту подготовку вместе с калибровкой трех других инструментов, предоставив первые научные изображения Уэбба этим летом.

«Я очень горжусь тем, что являюсь частью этой группы высоко мотивированных, полных энтузиазма ученых и инженеров, собранных со всей Европы и США», — сказал Алистер Гласс, специалист по приборам MIRI в британском Центре астрономических технологий (ATC) в Эдинбурге, Шотландия. «Этот период является нашим «испытанием огнём», но мне уже ясно, что личные связи и взаимное уважение, которые мы создали за последние годы, — это то, что поможет нам через следующие несколько месяцев доставить фантастический инструмент на рынок. всемирное астрономическое сообщество».