Teleskop Webba jest już mocno zmrożony i niemal gotowy do działania

Krzysztof Kuska

4 lata temu, 15 kwietnia 2022 Aktualizacja: 15 kwietnia 2022

Wyniesienie w przestrzeń kosmiczną teleskopu Jamesa Webba było nie lada wydarzeniem, o którym trąbiły wszystkie media. Potem żyliśmy rozkładaniem specjalnej osłony mającej zapobiegać nagrzewaniu teleskopu w wyniku operowania promieni słonecznych i jakby sprawy trochę przycichły. Nic bardziej mylnego, gdyż teleskop po prostu się chłodził. Do poprawnego operowania musi być zimny, bardzo zimny i jeden z jego kluczowych elementów właśnie osiągnął temperaturę roboczą.

Jak zimno to dość zimno dla Webba?

Niestety by cała ta skomplikowana maszyneria mogła działać w sposób zgodny z instrukcją, musiała zostać mocno schłodzona. Jak mocno? Według informacji podanych przez NASA Mid-Infrared Instrument (MIRI) opracowany wspólnie z ESA (European Space Agency) osiągnął docelową temperaturę poniżej 7 Kelwinów, czyli minus 447 stopni Farenheita lub minus 266 stopni Celsjusza. Tak, tak, dobrze czytacie. Jeszcze 7 Kelwinów mniej i byłoby zero bezwzględne, czyli punkt, w którym zimniej już się nie da. Tak przynajmniej ma wynikać z trzeciej zasady termodynamiki.

A jak to zrobić, by na termometrze było 7 Kelwinów?

Sprawa jest stosunkowo prosta, ale nie tania. Otóż, by to zrobić, potrzeba zebrać w jednym miejscu ekipę bardzo łebskich gości, której trzeba zapłacić sporo forsy i oni w krótszej lub dłuższej jednostce czasu coś wymyślą. 😉 MIRI oraz trzy inny narzędzie pomiarowe zainstalowane na teleskopie Webba zostały najpierw schłodzone dzięki wspomnianej już wielowarstwowej osłonie słonecznej. Nadmieńmy dla porządku, że po rozłożeniu ma ona wielkość kortu tenisowego, a w kosmos leciała poskładana, co już samo w sobie jest niezwykłym wyczynem. Po jej rozłożeniu aparatura pomiarowa osiągnęła temperaturę 90 Kelwinów, czyli minus 298 stopni Farenheita lub minus 183 stopnie Celsjusza.

By zejść do zadanej temperatury, konieczne było włączenie zasilanego elektrycznie systemu chłodzącego (cryocooler) wykorzystującego schłodzony hel (więcej o nim można przeczytać w linku poniżej tego tekstu). Już w ubiegłym tygodniu doszło do rozpoczęcia krytycznego etapu schładzania, czyli przejścia z temperatury 15 Kelwinów (-433 F; -258 C) do poziomu 6,4 Kelwinów.

A dlaczego instrumenty teleskopu Webba muszą być aż tak zimne?

Wszystkie cztery systemy obserwacyjne teleskopu Webba służą do wykrywania promieniowania podczerwonego. Emisja podczerwieni jest realizowana przez galaktyki, gwiazdy schowane w chmurze pyłu i planety znajdujące się poza systemem słonecznym. Niestety sam teleskop, jego urządzenia i inne obiekty w kosmosie również emitują takie promieniowanie. Dzięki zastosowaniu zaawansowanego systemu chłodzenia emisja promieniowania podczerwonego realizowana przez kluczowe elementy teleskopu jest ograniczana. Tak się składa, że MIRI wykrywa fale podczerwone o większej długości niż pozostałe trzy urządzenia, więc musiał być schłodzony do niższej temperatury.

To jednak nie wszystko. Jest jeszcze jeden powód schładzania teleskopu do tak niskiej temperatury. Jest nim tzw. dark current. W wyniku wibrowania atomów w czujnikach teleskopu powstaje prąd elektryczny. Imituje on prawdziwy sygnał w czujniku, powodując mylne wrażenie, że odebrał on wiązkę światła podczerwonego pochodzącą z kosmosu. Może to doprowadzić do niewychwycenia właściwych sygnałów, na którym przecież zależy astronomom. Dzięki obniżeniu temperatury spada poziom wibracji atomów i powstaje mniej wspomnianego już dark current. Na każdy stopień temperatury na plus, następuje dziesięciokrotny wzrost emisji dark current, jest więc o co powalczyć.

Co naukowcy zrobili, gdy elementy teleskopu Webba osiągnęły zadaną temperaturę?

Gdy aparatura pomiarowa wskazała wreszcie 6,4 Kelwina, naukowcy uruchomili specjalny program testowy mający potwierdzić, że czujniki pracują zgodnie z założeniami. Do centrum dowodzenia zaczęły spływać dane, które wskazywały na stan MIRI. Następnie wydano szereg komend, które miały zweryfikować, czy system będzie w stanie działać poprawnie. To jednak nie koniec.

Teraz nadejdzie czas na wykonanie zdjęć gwiazd i innych znanych obiektów po to, by wykonać kalibrację systemów i zweryfikować poprawność ich działania w praktyce. Kalibracja będzie oczywiście wykonana również na trzech pozostałych systemach obserwacyjnych, a pierwsze obrazy, jakie prześle na ziemię teleskop Webba, mają pojawić się latem.

Jeśli nie chcecie czekać do lata, to zachęcamy Was do zapoznania się z ofertą teleskopów astronomicznych dostępnych sklepie combat.pl. Przy ich pomocy również można to i owo zaobserwować i nie trzeba czekać na wakacje!