Прилад середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) та інші прилади телескопа Джеймс Вебб охолоджувалися, випромінюючи свою теплову енергію в космос протягом більшої частини останніх трьох місяців. Прилади ближнього інфрачервоного діапазону працюватимуть при температурі від 34 до 39 градусів Кельвіна, охолоджуючись пасивно. Але детекторам MIRI потрібно буде стати ще набагато холодніше, щоб мати можливість виявляти фотони з більшою довжиною хвилі. Ось тут-то і стане в нагоді кріохолодильник MIRI.
Протягом останніх двох тижнів у криоохолоджувачі циркулював холодний газоподібний гелій біля MIRI, що допоможе охолодити його приблизно до температури 15 кельвінів.
Незабаром криоохолоджувачу належить пережити найскладніші дні своєї місії. Приводячи в дію кріогенні клапани, криоохолоджувач перенаправляє циркулює газоподібний гелій і пропускає його через обмеження потоку.
Оскільки газ розширюється при виході з обмеження, він стає холоднішим і потім може привести детектори MIRI до їх низької робочої температури нижче 7 Кельвінів. Але спочатку криоохолоджувач повинен пройти «критичну точку» - перехід через діапазон температур близько 15 Кельвінів, коли здатність криоохолоджувача відводити тепло знаходиться на найнижчому рівні.
Кілька критично важливих за часом операцій з клапанами і компресорами будуть виконуватися в швидкій послідовності, скоригованої відповідно до вимірювань температури і витрати криоохолоджувача MIRI. Що особливо складно, так це те, що після перенаправлення потоку охолоджуюча здатність поліпшується в міру зниження температури. З іншого боку, якщо охолодження не досягається негайно через, наприклад, більші, ніж змодельовані теплові навантаження, MIRI почне нагріватися.
Як тільки криоохолоджувач подолає залишилися теплові навантаження, він перейде в режим стійкої наукової роботи з меншою потужністю на решту місії.
Ця подія в критичній точці широко практикувалася на випробувальному стенді криоохолоджувача в Лабораторії реактивного руху НАСА (JPL), яка управляє криоохолоджувачем MIRI, а також під час випробувань телескопа в Центрі космічних польотів Годдарда і Космічному центрі Джонсона.
Виконання його на орбіті буде підтримуватися оперативною групою, що складається з персоналу JPL, Goddard і Наукового інституту Космічного телескопа. Криоохолоджувач MIRI був розроблений компанією Northrop Grumman Space Systems.
MIRI виділяється серед інших приладів Вебба, тому що він працює на набагато довших інфрачервоних довжинах хвиль, порівняно з іншими приладами, які всі починаються з букви «N» для позначення «ближнього інфрачервоного діапазону».
MIRI буде підтримувати набір інструментів для дослідження інфрачервоного всесвіту з глибиною і деталізацією, які набагато перевершують все, що було доступно астрономам на сьогоднішній день.
Навіщо потрібна така холодна температура?
Сучасні світлочутливі детектори MIRI, налаштовані для роботи в середньому інфрачервоному діапазоні, сліпі, якщо вони не охолоджуються нижче 7 кельвінів (-266 градусів за Цельсієм).
Для порівняння, стандартний побутовий морозильник охолоджує свій вміст приблизно до 255 кельвінів (-18 градусів за Цельсієм).
При більш високих температурах будь-який сигнал, який може бути виявлений, втрачається під сигналом від його власного внутрішнього «темного струму». Навіть якщо детектори будуть охолоджені, зображення Вебба все одно будуть поглинуті тепловим інфрачервоним випромінюванням, випромінюваним власними дзеркалами MIRI і алюмінієвою конструкцією, якщо вони стануть тепліше 15 кельвінів (-258 градусів за Цельсієм).
Інженерне рішення полягало в тому, щоб відокремити MIRI від конструкції кріплення приладу за основним дзеркалом Вебба у вигляді високотехнологічного металевого павука на шести ніжках з вуглецевого волокна. Вони ізолюють MIRI від набагато більш гарячого телескопа (де температури 45 кельвінів, або -228 градусів за Цельсієм, кваліфікуються як більш гарячі).
Корпус приладу також покритий блискучим термоковдрою з алюмінієвим покриттям, яке відображає випромінюване навколишнім його теплом.