Охлаждение в космосе любой материи — гораздо более сложный процесс, чем может показаться. Но именно это сейчас проходит с телескопом James Webb. Достижение крайне низкой температуры необходимо для правильной работы его систем наблюдения в инфракрасном диапазоне. Телескоп давно достиг своего «дома» в точке Лагранжа L₂ и полностью развернул главное зеркало. Он даже сделал первый снимок удаленной звезды, чтобы начать калибровку каждого из 18 шестиугольных зеркал. Но для их полного охлаждения требуется больше времени. Только после этого James Webb сможет наблюдать за Вселенной в инфракрасном спектре с беспрецедентным качеством и четкостью изображения.
Проблема охлаждения James Webb в космосе
Проблема в том, что охлаждение в космосе происходит иначе, чем на Земле. Первый сложный момент — укрыться от Солнца. Его лучи нагревают неприкрытые материалы до 150-200°C. К счастью, James Webb имеет специально разработанный солнцезащитный экран, защищающий его от прямых солнечных лучей.
Инструменты внутри телескопа охлаждаются с тех пор, как несколько недель назад экран был полностью развернут. Тем не менее, есть еще одно препятствие, которое необходимо преодолеть — это отсутствие двух из трех способов естественного избавления от тепла в космосе. Первый путь — кондукция, при которой тепло передается непосредственно другому веществу. Второй — конвекция, при которой происходит циркуляция воздуха за счет разницы плотности между холодным и горячим газом. Но оба эти способа не работают космическом вакууме.
James Webb использует третий метод отвода тепла — излучение. Оно медленно уходит в виде инфракрасного излучения. Очевидно, что это излучение относится именно к тому диапазону спектра, в котором телескоп будет наблюдать Вселенную. Поэтому любые нагретые источники могут негативно повлиять на получение четкой картинки и измерений.
Очень низкие температуры
В настоящее время сегменты главного зеркала телескопа находятся в диапазоне от -233 до -213°C. Им еще предстоит пройти долгий путь, чтобы достичь целевых температур — примерно на 2-7°C ниже, чем сейчас. А вторичное зеркало уже охладилось до -270°C.
Инфракрасные приборы сами по себе имеют собственные температурные ограничения. Детекторы ближнего ИК-диапазона в настоящее время имеют температуру около -198°C с ожидаемым конечным значением около -233°C. Несоответствие температуры с зеркалами было преднамеренным, поскольку NASA использовало нагреватели, чтобы предотвратить образование льда на оптическом оборудовании.
Внутренний криогенный охладитель
Еще один важный прибор — Mid-Infrared Instrument (MIRI) — должен охладиться до -266°C. Это ниже температуры, которой можно достичь простым излучением. Таким образом, MIRI имеет присоединенный криогенный охладитель, который, в отличие от аналогичных систем на других телескопах, повторно использует собственный жидкий гелий в качестве хладагента.
Новый отчет о ходе работ по подготовке телескопа James Webb к наблюдениям показывает, что он медленно и последовательно продвигается к тому, чтобы начать выполнение научной программы через несколько месяцев.
Напомним, ранее мы рассказывали о ТОП-3 телескопах, которые запустят к 2034 году.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
