中紅外儀器(MIRI)和其他韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的儀器在過(guò)去三個(gè)月的大部分時(shí)間里一直在通過(guò)向黑暗的太空輻射其熱能來(lái)冷卻。近紅外儀器將在大約34至39開(kāi)爾文的溫度下運(yùn)行，被動(dòng)地冷卻。但是MIRI的探測(cè)器將需要變得更冷，以便能夠探測(cè)更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子。這就是MIRI低溫冷卻器的作用。

出于需要，MIRI的探測(cè)器是用一種特殊配方的摻砷硅(Si:As)制造的，它需要在低于7開(kāi)爾文的溫度下才能正常工作。這個(gè)溫度僅靠被動(dòng)方式是不可能的，因此韋伯?dāng)y帶了一個(gè)"低溫冷卻器"，專門(mén)用于冷卻MIRI的探測(cè)器。

在過(guò)去的幾周里，低溫冷卻器一直在使冷氦氣體循環(huán)經(jīng)過(guò)MIRI光學(xué)臺(tái)，這將有助于將其冷卻到大約15開(kāi)爾文。很快，低溫冷卻器即將經(jīng)歷其任務(wù)中最具挑戰(zhàn)性的日子。通過(guò)操作低溫閥門(mén)，低溫冷卻器將重新引導(dǎo)循環(huán)的氦氣，并迫使它通過(guò)一個(gè)流動(dòng)限制裝置。隨著氣體在離開(kāi)限制器時(shí)的膨脹，它變得更冷，然后可以使MIRI探測(cè)器達(dá)到低于7開(kāi)爾文的低溫工作溫度。

但首先，低溫冷卻器必須通過(guò)"夾點(diǎn)"--在接近15開(kāi)爾文的溫度范圍內(nèi)的過(guò)渡，此時(shí)低溫冷卻器的除熱能力是最低的。幾個(gè)時(shí)間關(guān)鍵的閥門(mén)和壓縮機(jī)操作將快速連續(xù)進(jìn)行，根據(jù)MIRI低溫冷卻器溫度和流速測(cè)量的指示進(jìn)行調(diào)整。特別具有挑戰(zhàn)性的是，在流量重新定向后，隨著溫度的降低，冷卻能力會(huì)變得更好。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果由于例如比模擬的熱負(fù)荷大而不能立即實(shí)現(xiàn)冷卻，MIRI將反之開(kāi)始升溫。

一旦低溫冷卻器克服了剩余的熱負(fù)荷，它將在任務(wù)的剩余時(shí)間里進(jìn)入低功率的穩(wěn)定科學(xué)運(yùn)行狀態(tài)。這種夾點(diǎn)事件已經(jīng)在美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)的低溫冷卻器測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行了廣泛的實(shí)踐，該實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)管理MIRI的低溫冷卻器，并在該機(jī)構(gòu)的戈達(dá)德太空飛行中心和約翰遜太空中心進(jìn)行韋伯測(cè)試。在軌道上進(jìn)行，將得到由JPL、戈達(dá)德和太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所人員組成的操作團(tuán)隊(duì)的支持。

MIRI低溫冷卻器是由諾斯羅普-格魯曼空間系統(tǒng)公司開(kāi)發(fā)的。MIRI是作為NASA和ESA(歐洲航天局)之間50/50的合作項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的，JPL領(lǐng)導(dǎo)美國(guó)的努力，歐洲天文研究所的一個(gè)多國(guó)財(cái)團(tuán)為ESA做出了貢獻(xiàn)。

MIRI從韋伯的其他儀器中脫穎而出，因?yàn)樗茉诟L(zhǎng)的紅外波長(zhǎng)下工作，而其他儀器都是以'N'開(kāi)頭的'近紅外'。MIRI將支持儀器套件探索紅外宇宙，其深度和細(xì)節(jié)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)迄今為止天文學(xué)家所能獲得的任何成就。

該成像儀有望揭示從附近的星云到遙遠(yuǎn)的相互作用的星系等天文目標(biāo)，其清晰度和靈敏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們以前所看到的，溫度與地球相近的系外行星在中紅外光下會(huì)閃耀得最亮。因此，MIRI配備了四個(gè)日冕儀，這些日冕儀是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的，以便在母星的強(qiáng)光下探測(cè)這些行星。然后，MIRI的兩臺(tái)光譜儀可以測(cè)量外巨行星(類似于我們自己的木星)的詳細(xì)顏色，以揭示其大氣層氣體(包括水、臭氧、甲烷、氨以及更多)的化學(xué)特性、豐度和溫度。

2012年，MIRI在位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達(dá)德太空飛行中心的巨型無(wú)塵室中接受檢查。

為什么這么冷?MIRI最先進(jìn)的光敏探測(cè)器被調(diào)整為在中紅外線下工作，除非它們被冷卻到7開(kāi)爾文(-266攝氏度，或-447華氏度)以下，否則就會(huì)看不見(jiàn)。相比之下，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的家用冰柜將其內(nèi)容物冷卻到大約255開(kāi)爾文(-18攝氏度，或-0.7華氏度)。在更高的溫度下，任何可能從天空中檢測(cè)到的信號(hào)都會(huì)在其內(nèi)部的信號(hào)之下消失。

標(biāo)簽： 韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 中紅外儀器 冷卻工作 繼續(xù)進(jìn)行