Přístroj MIRI (Mid-Infrared Instrument) na palubě Teleskopu Jamese Webba již díky plynnému heliu v kryochladiči snížil svou teplotu pod 7 kelvinů. Díky tomu mohly pozemní týmy v tomto týdnu zahájit sedmou (poslední) fázi superjemného zarovnávání optických prvků teleskopu. Jelikož je přístroj v provozu, jeho detektory a elektronika produkují teplo, které kryochladič eliminuje, takže je dosaženo stabilní (velmi nízké) pracovní teploty. Provozem se ohřívají i přístroje pracující v blízké infračervené oblasti, takže se musí také zbavovat tepla. Tyto přístroje se chladí pasivně a tudíž je teplo z jejich elektroniky vyzařováno do okolního prostředí. Přístroje již dosáhly provozních teplot, ale zrcadla stále chladnou na konečnou úroveň, které zatím nedosáhla. Segmenty primárního zrcadla a sekundární zrcadlo jsou z berylia pokrytého vrstvičkou zlata. Při velmi nízkých teplotách má berylium výraznou tepelnou setrvačnost – trvá mu hodně dlouho zchladnout i ohřát se. Segmenty primárního zrcadla proto stále (velmi pomalu) chladnou. Sekundární zrcadlo usazené na vrcholu „trojnožky“ je daleko od zdrojů tepla, takže je ze všech zrcadel nejchladnější (29,4 kelvinů). Osmnáct segmentů primárního zrcadla má teploty od 34,4 do 54,5 kelvinů. Výhodou beryliových zrcadel je, že při těchto teplotách nemění svůj tvar, jako by to dělala zrcadla skleněná. Jejich chladnutí tedy neovlivňuje proces zarovnávání optických prvků.
Čtyři z osmnácti segmentů mají momentálně teplotu nad 50 kelvinů (52,6, 54,2, 54,4 a 54,5). Tato zrcadla tedy stále vyzařují určité střední infračervené záření, které se dostane do přístroje MIRI. Jelikož jsou však již všechny segmenty pod teplotou 55 kelvinů, očekává se, že přístroj MIRI již bude dostatečně citlivý na provádění plánovaných úkolů. Další chladnutí těchto zrcadel však jeho výsledky ještě zlepší. Experti očekávají, že zrcadla zchladnu ještě o 0,5 – 2 kelviny. Když se teleskop zaměří na pozorovaný objekt, bude se současně otáčet jak teleskop samotný, tak i sluneční štít. Úhel, který štít svírá vůči Slunci se anglicky označuje attitude (dá se přeložit jako orientace). Drobné množství zbytkového tepla, které se přes pětivrstvý štít dostane k primárnímu zrcadlu, záleží právě na této hodnotě. Jelikož se navíc teplota zrcadel mění jen velmi pomalu, tak se jejich teplota v závislosti na tomto úhlu (orientaci) během několika dní zprůměrovala.
Zdroj: https://www.spiedigitallibrary.org/
V průběhu zavádění do provozu strávil Webbův teleskop většinu času zaměřený k pólu ekliptiky, což NASA označuje jako „hot attitude“ – velmi volně přeloženo „teplá orientace“. Během vědeckého provozu, který začne letos v létě, bude teleskop pozorovat objekty v různých částech oblohy. Průměrná tepelná dávka, kterou dostanou nejteplejší segmenty zrcadel, tedy trochu poklesne a segmenty lehce zchladnou. V průběhu zavádění do provozu ještě experti chystají test závislosti teploty zrcadel na změny orientace. Teleskop by se měl na několik dní natočit do teplé orientace a poté na několik dní naopak do chladné orientace. Vědci přitom budou sledovat posun teplot, aby zjistili, kolik času potřebují zrcadla ke zchladnutí či ohřátí, když bude observatoř v těchto orientacích po určitou dobu.
Přeloženo z:
https://blogs.nasa.gov/
Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/…/20-0304-m8-jm-jwst-1st-shift-8713_approved_ng20-0765.jpg
https://www.spiedigitallibrary.org/…/00003_PSISDG11443_114430W_page_5_1.jpg
Díky za článek. Jen mi není zřejmé čím je daná „studená“ a „teplá“ orientace. Na první pohled na obrázky, není mezi nimi velký rozdíl.
Já to chápu tak, že v teplé orientaci je štít (resp jeho střed, nad kterým je tělo teleskopu) otočený přímo ke Slunci. Přirovnal bych to tedy k situaci, kdy nad rovníkem svítí Slunce přímo nad hlavou. Paprsky na něj proto dopadají kolmo a více jej ohřívají. Naopak ve studené orientaci je tento střed štítu vůči Slunci skloněný a paprsky tak na něj dopadají pod menším úhlem – zhruba jako u nás ve středním klimatickém pásmu. Ale tak to chápu já, realita může být jiná.
Díky, asi tomu tak bude.
Všichni jasali nad přístrojem, ale zrcadla budou snad studená v červenci. Dle plánu.
On ten jásot nad teplotou MIRI byl oprávněný. Zrcadla by sice postupně zchladla, ale pokud by přístroj nedosáhl potřebné teploty, nic by neviděl ani po zchladnutí zrcadel. 😉
Pravda. Ta zrcadla chladnou pomalu, je možné, že se dostatečně ochladí v červenci příštího roku…
To zase ne.
Dobrý den. Mám prosím dotaz ohledně techniky a způsobu měření tak nízkých teplot zrcadel. Jakým způsobem se provádí měření? Jen se domnívám, že by se měření teploty zrcadel v Kelvinech mohlo provádět na základě přepočtu z vyzářeného záření, vycházejiciho z jednotlivých segmentů. Děkuji za odpověď.
Leon
(Pokud se zde uvedená problematika již v minulosti řešila, omlouvám se za opětovný dotaz.)