Er Webb ved sin endelige temperatur?

Det midt-infrarøde instrument (MIRI) på NASAs James Webb-rumteleskop er nu afkølet af en gasformig helium-kryokøler til under 7 Kelvin. Med køleren i sin endelige tilstand, betjener Webb-teamet MIRI-instrumentet i denne uge som en del af den syvende og sidste fase af teleskopjusteringen. Når instrumentet er i drift, producerer detektorerne og elektronikken varme, som afbalanceres af kryokøleren for at holde MIRI på en stabil og meget kold driftstemperatur. De nær-infrarøde instrumenter varmes også op under operationer og skal aflede varme, selvom det for disse instrumenter sker med passiv køling; varmen fra detektorerne og elektronikken udstråles ud i det dybe rum.

Nu hvor instrumenterne er ved deres driftstemperaturer, vil teleskopspejlene også fortsætte med at køle ned til deres endelige temperaturer, men de er der ikke helt endnu. De primære spejlsegmenter og det sekundære spejl er lavet af beryllium (belagt med guld). Ved kryogene temperaturer har beryllium en lang termisk tidskonstant, hvilket betyder, at det tager lang tid at afkøle eller varme op. De primære spejlsegmenter afkøles stadig, meget langsomt.

Det sekundære spejl, der hænger ud på enden af ​​dets støttestruktur langt fra varmekilder, er det koldeste spejl, der i øjeblikket er på 29,4 Kelvin. De 18 primære spejlsegmenter varierer i temperatur fra 34,4 Kelvin til 54,5 Kelvin. En fordel ved berylliumspejle er, at de ikke ændrer form med temperaturen på samme måde som glasspejle ville ved disse temperaturer, så temperaturområdet påvirker ikke teleskopets justeringsprocessen.

I øjeblikket er fire af de 18 spejlsegmenter over 50 Kelvin:ved 52,6, 54,2, 54,4 og 54,5. Disse fire spejlsegmenter udsender noget mellem-infrarødt lys, der når MIRI-detektorerne. Da alle spejltemperaturerne nu er under 55 Kelvin, forventes det, at MIRI vil være følsom nok til at udføre sin planlagte videnskab, men enhver yderligere afkøling af disse spejle vil kun forbedre dens ydeevne. Webb-teamet håber at se spejlene køle af med yderligere 0,5 til 2 Kelvin.

Når vi peger teleskopet mod et astronomisk mål, bevæger teleskopet og solskjoldet sig sammen. Vinklen, som solskjoldet præsenterer for Solen, kaldes den pegende "holdning". Den lille mængde restvarme, der trænger sig igennem det femlags solafskærmning til det primære spejl, afhænger af denne holdning, og da spejlsegmentets temperaturer ændrer sig meget langsomt, afhænger deres temperaturer af holdningen i gennemsnit over flere dage.

Under idriftsættelsen bruger Webb i øjeblikket det meste af sin tid på at pege på de ekliptiske poler, hvilket er en forholdsvis varm holdning. Under videnskabelige operationer, fra og med denne sommer, vil teleskopet have en meget mere jævn fordeling af peger over himlen. Det gennemsnitlige termiske input til de varmeste spejlsegmenter forventes at falde en smule, og spejlene vil afkøle lidt mere.

Senere under idriftsættelsen planlægger vi at teste spejlenes termiske afhængighed af indstillingen. Vi vil pege Webb på en varm holdning i flere dage, og pege Webb på en kold holdning i flere dage, i en proces, der kaldes den termiske slew. Dette vil informere os om, hvor lang tid det tager for spejlene at køle ned eller varme op, når observatoriet er på disse positioner i et givet stykke tid.

Er Webb ved sin endelige temperatur? Svaret er:næsten!