NASA正努力讓詹姆斯·韋伯太空望遠鏡達成-266℃的極低工作溫度

美國宇航局(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,配備了有望看到“大爆炸”發生后形成的首個星系。但在開展這項任務之前,研究團隊需要先將機載儀器降溫到極低的 7 開爾文(即 -266 ℃ / -447 ℃)。如下圖所示,該望遠鏡在蜂窩鏡組下方延伸出了多層遮陽板,但這只是冷卻儀器只工作溫度前的第一步。

1.jpg

(圖自:NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez)

在通過遮陽板降至 90 開爾文(-183 攝氏度 / -298 華氏度)之後,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的中紅外儀器(MIRI)還需要調用電動低溫冷卻器來進一步降溫。

上周,研究團隊達成了一個極具挑戰性的里程碑 —— 從 15 開爾文(-258℃ / -433℉)到 6.4 開爾文(-267℃ / -448℉),讓儀器降溫至所謂的“夾點”(pinch point)。

位於南加州的 NASA 噴氣動力實驗室的 MIRI 項目經理 Analyn Schneider 表示:“我們為此傾注了大量的心力,轉入關鍵活動的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡讓大家感到既興奮又緊張。設備執行了教科書式的降溫程序,且實際表現甚至高於預期”。

2.gif

MIRI 光束路徑演示(圖自:ESA / ATG 媒體實驗室)

SCI Tech Daily 指出,之所以要達成如此低的工作溫度,是因為詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的所有四種儀器都能夠檢測紅外光 —— 略長於人眼的可見光波長。

通過紅外波段,天文學家們可觀測到遙遠星系、隱藏在塵埃中的恆星、太陽系外的行星,但其它溫暖的物體本身也有紅外輻射(包括望遠鏡自己的電子 / 光學硬件)。

冷卻四套儀器的探測器和周圍硬件,有助於抑制這部分紅外輻射(減少干擾)。而 MIRI 檢測的紅外波長比另外三款儀器都更長,這意味着它需要降到更低的工作溫度。

3.jpg

NASA 在戈達德航天中心的熱真空室中檢測過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的 MIRI 隔熱罩

其次,太空望遠鏡中的探測器,需要低溫來抑制所謂的“暗電流”(dark current)、或由探測器本身的原子振動而產生的電流。

據悉,暗電流類似於探測器中的真實的信號,但這其實屬於一種誤差、產生其已被外部光源所照射到的錯誤印象。對於想要在浩瀚數據中撈出真實信號的天文學家們來說,這點顯然是難以接受的。

儀器溫度每升高一度,暗電流就會升高 10 倍左右。不過只要溫度降得足夠低,探測器中原子振動產生的暗電流也會越少。

最後,一旦 MIRI 達到極低的 6.4 開爾文工作溫度,科學家們就會開始執行一系列檢查,以確保儀器能夠如預期般運行。

(0)
上一篇 2022-04-14 15:15
下一篇 2022-04-14 15:15

相关推荐