Космічний телескоп Джеймс Вебб побачить перші галактики, що сформувалися після Великого вибуху, але для цього його інструменти спочатку повинні по-справжньому охолонути. Тепер прилад Webb Mid-Infrared Instrument (MIRI) - спільна розробка НАСА і ЄКА - досяг своєї кінцевої робочої температури нижче 7 кельвінів (мінус 266 градусів за Цельсієм).
Поряд з трьома іншими інструментами Вебба, MIRI спочатку охолоджувався в тіні сонцезахисного екрану Вебба розміром з тенісний корт, опускаючись приблизно до 90 кельвінів (мінус 183 C).
Але для зниження температури нижче 7 кельвінів знадобився криоохолоджувач з електричним приводом. Минулого тижня команда фахівців пройшла особливо складний етап, званий «точкою розйомлення», коли прилад переходить від 15 кельвінів (мінус 258 C) до 6,4 кельвінів (мінус 267 C).
Низька температура необхідна, тому що всі чотири прилади Вебба виявляють інфрачервоне світло - довжина хвиль трохи більше, ніж ті, які може бачити людське око.
Далекі галактики, зірки, приховані в космічному пилу, і планети за межами нашої Сонячної системи - всі випромінюють інфрачервоне світло. Але те ж саме можна сказати і про інші теплі об'єкти, включаючи власну електроніку і оптику Вебба.
Охолодження детекторів чотирьох інструментів і навколишнього обладнання пригнічує ці інфрачервоні випромінювання. MIRI виявляє більш довгі інфрачервоні хвилі, ніж три інших прилади, а це означає, що він повинен бути ще холодніше.
Інша причина, чому детектори Вебба повинні бути холодними, полягає в тому, щоб придушити щось, зване темновим струмом, або електричним струмом, створюваним вібрацією атомів в самих детекторах. Темновий струм імітує справжній сигнал у детекторах, створюючи помилкове враження, що вони були збуджені світлом від зовнішнього джерела.
Ці помилкові сигнали можуть заглушити справжні сигнали, які астрономи хочуть знайти. Оскільки температура є заходом того, наскільки швидко вібрують атоми в детекторі, зниження температури означає меншу вібрацію, що, в свою чергу, означає менший темновий струм.
Здатність MIRI виявляти довші інфрачервоні хвилі також робить його більш чутливим до темнового струму, тому він повинен бути холодніше, ніж інші інструменти, щоб повністю усунути цей ефект. При підвищенні температури приладу на кожен градус темновий струм збільшується приблизно в 10 разів.
Як тільки MIRI досяг температури 6,4 Кельвіна, вчені почали серію перевірок, щоб переконатися, що детектори працюють належним чином.
«Ми витратили роки, тренуючись для цього моменту, виконуючи команди і перевірки, які ми зробили на MIRI», - сказав Майк Ресслер, науковий співробітник проекту MIRI в JPL. "Це було схоже на сценарій фільму: все, що ми повинні були зробити, було записано і відрепетировано. Коли надійшли тестові дані, я був у захваті, побачивши, що все виглядає саме так, як очікувалося, і що у нас є справний інструмент ".
Перед тим, як MIRI зможе почати свою наукову місію, команді доведеться зіткнутися з ще деякою кількістю проблем.
Тепер, коли прилад охолов до робочої температури, члени команди зроблять тестові зображення зірок та інших об'єктів, які можна використовувати для калібрування та перевірки роботи і функціональності приладу. Інженери проведуть цю підготовку разом з калібруванням трьох інших інструментів, надавши цього літа перші наукові зображення.