Зеркала телескопа Джеймса Уэбба охлаждаются до температуры глубокого космоса

Огромный новый космический телескоп НАСА становится все холоднее. В то время как процесс медленного охлаждения космического телескопа Джеймса Уэбба близится к завершению, официальные лица НАСА написали в обновлении, что нет четких сроков, когда все компоненты обсерватории достигнут своих рабочих температур.

Это связано с тем, что большая часть этого этапа многомесячного периода ввода телескопа в эксплуатацию сводится к физике, поскольку руководители миссии ждут, пока зеркала естественным образом остынут до температуры, позволяющей продолжить выравнивание.

Все инструменты обсерватории находятся на своей конечной температуре, включая прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI), который сверхчувствителен к теплу и получает некоторую помощь от криокулера, чтобы поддерживать температуру около 7 градусов по Кельвину (минус 447 градусов по Фаренгейту или минус 266 градусов по Фаренгейту, Цельсия).

Уэббу необходимо поддерживать такие сверхнизкие температуры, чтобы обнаруживать инфракрасный свет в длинах волн, излучающих тепло. Зеркала, однако, «еще не совсем готовы», — сказал Джонатан Гарднер, заместитель старшего научного сотрудника проекта Уэбба, в обновлении, которое было опубликовано в четверг (21 апреля).

Это потому, что 18 шестиугольных сегментов главного зеркала, а также вторичное зеркало сделаны из бериллия и покрыты золотом. «При криогенных температурах бериллий имеет большую тепловую постоянную времени, а это означает, что для охлаждения или нагревания требуется много времени», — объяснил Гарднер.

По словам Гарднера, телескоп стоимостью 10 миллиардов долларов охлаждался с момента его запуска 25 декабря 2021 года, и до сих пор он делает хорошие успехи. Все сегменты главного зеркала находятся ниже отметки 55 Кельвинов (минус 360 F или минус 218 C), необходимой для работы MIRI. Дальнейшее охлаждение «только повысит его производительность», сказал Гарднер.

Из 18 сегментов главного зеркала только четыре имеют температуру выше отметки 50 Кельвинов (минус 370 градусов по Фаренгейту или минус 223 градуса по Цельсию). Агентство заявило, что, поскольку все эти сегменты имеют некоторый средний инфракрасный свет, который достигает детекторов MIRI, официальные лица предпочли бы, чтобы они остыли на дополнительные 0,5–2 Кельвина каждый, прежде чем начинать следующую фазу выравнивания.

Гарднер отметил, что все эти температуры подвержены колебаниям. Телескоп и солнцезащитный козырек работают вместе, когда телескоп направлен на что-либо. По его словам, существует «крошечное количество остаточного тепла», которое может проходить через пятислойный солнцезащитный козырек к главному зеркалу в зависимости от угла, под которым солнцезащитный козырек направлен к солнцу, или от положения.

«Поскольку температура зеркальных сегментов меняется очень медленно, их температура зависит от положения, усредненного за несколько дней», — сказал он. Фактически, Уэбб провел большую часть периода ввода в эксплуатацию, указывая на полюса эклиптики, или плоскость, в которой планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца.

Такое полярное отношение, по словам Гарднера, «сравнительно горячее». Но это временно, добавил он. «Во время научных операций, начиная с этого лета, телескоп будет иметь гораздо более равномерное распределение точек по небу. Ожидается, что средняя тепловая нагрузка на самые теплые сегменты зеркал немного снизится, а сами зеркала немного остынут.

Чуть позже при вводе в эксплуатацию, добавил Гарднер, команда планирует проверить способность Уэбба переходить от «горячего отношения» к «холодному отношению». Этот процесс теплового поворота «сообщит нам, сколько времени требуется зеркалам, чтобы остыть или нагреться, когда обсерватория находится в этих положениях в течение любого заданного периода времени».

По словам Гарднера, ввод Webb в эксплуатацию должен быть завершен примерно в июне. «Уэбб достиг своей конечной температуры? Ответ почти», — заключил он.