После нескольких месяцев неработоспособности одного из режимов MIRI, установленного на телескопе «Джеймс Уэбб», все функционирует нормально. В субботу, 12 ноября, инструмент приступит к выполнению важных исследований: его первой крупной целью станет Сатурн.
Среднеинфракрасный инструмент Джеймса Уэбба (MIRI) имеет четыре режима: формирование изображений в среднем инфракрасном диапазоне, спектроскопия низкого разрешения, спектроскопия среднего разрешения и коронографическая съемка. 24 августа механизм, отвечающий за режим MRS, показал увеличение трения во время установки научных наблюдений.
Механизм представляет собой решетчатое колесо, дающее возможность ученым выбирать длину волны во время наблюдений: короткую, среднюю или длинную. После предварительных проверок комитет по рассмотрению аномалий, созванный 6 сентября, оценил наилучший курс действий. Вследствие этого команда Уэбба прекратила планирование наблюдений с использованием именно этого режима.
Месяцы глубокого изучения привели команду к заключению, что причина неисправности скорее всего заключалась в усилении трения между частями подшипника колеса. По итогам этого вывода команда разработала и проверила план использования поврежденного механизма во время научных операций. Инженерное испытание 2 ноября подтвердило успешность плана.
Научные наблюдения возобновятся 12 ноября. Будет возможность сфотографировать полярные области Сатурна перед тем, как они станут недоступны для наблюдения «Уэббом» двадцать лет. Команда планирует дальнейшие научные наблюдения MRS сначала с ограниченной частотой. Цель — поддерживать баланс пострадавшего колеса, следить за его здоровьем и подготавливать MIRI MRS к полным научным операциям.
В инфракрасной области средней длины волн Вселенная выглядит иначе, чем нам привычно видеть. От 3 до 30 микрон эта область демонстрирует небесные объекты с температурой от 30 до 700 градусов Цельсия. В этом диапазоне объекты, которые на изображениях в видимом свете кажутся темными, ярко светятся. Так, например, звездообразующие туманности чаще всего находятся в этом температурном интервале.
Первые настоящие изображения космоса в среднем инфракрасном диапазоне появились благодаря космической инфракрасной обсерватории (ISO), работавшей с ноября 1995 года по октябрь 1998 года, и космическому телескопу Spitzer, поднявшемуся на орбиту в 2003 году. Открытия ISO и Spitzer продемонстрировали важность повышения чувствительности и углового разрешения в инфракрасном диапазоне для решения многих важных задач астрофизики.
Прошлые требования ученых, особенно команды Джиллиан Райт, руководителя европейского консорциума, разрабатывавшего инструмент MIRI, способствовали росту интереса к астрономии среднего инфракрасного диапазона в Европе. Европейское исследование ЕКА, изучающее возможности европейской промышленности в создании инфракрасных приборов, пригласило Райт и ее команду для представления научных интересов. Результаты оказались столь же обнадеживающими, как и параллельные исследования в США, что еще больше подогрело интерес к такому инструменту.
Джиллиан вместе с коллегами сформировала международный коллектив ученых и инженеров, готовых спроектировать и построить прибор. После этого проще стало убедить ЕКА и НАСА добавить инструмент MIRI в состав аппарата Уэбб.
Строительство представило технологические трудности: MIRI должен был функционировать при температуре ниже, чем приборы ближнего инфракрасного диапазона. Для этого использовался механизм криорефрижератора, предоставленный Лабораторией реактивного движения. Чувствительность к средним инфракрасным длинам волн достигается при температуре около 6 Кельвинов (-267°C), что ниже средней температуры поверхности Плутона (40 Кельвинов или -233°C).
С этой температурой работают и другие приборы телескопа. Обе температуры очень низкие, но из-за разницы тепло телескопа всё равно проникло бы в MIRI, если бы его не изолировали от опорной конструкции. Для уменьшения потерь тепла применили необычные и редкие материалы в конструкции проводов. — заявляет Брайан О’Салливан, системный инженер Европейского космического агентства.
Расположение прибора на телескопе затруднялось ограниченным пространством. Это усложнялось тем, что MIRI фактически должен был быть двумя приборами в одном – формирователем изображений и спектрометром. Команда Джиллиан Райт разработала уникальный электронный механизм, обрабатывающий импульсы от обоих приборов для минимизации занимаемого пространства. Прибор использует один световой путь для формирования изображения и другой – для спектрометра.
После завершения работы и передачи в НАСА для интеграции с телескопом команда столкнулась с новыми трудностями. Строительство телескопа затянулось, превзойдя ожидания всех. Это потребовало от MIRI и других приборов провести на земле больше времени, чем изначально планировалось. Для сохранения работоспособности MIRI хранили в контролируемых условиях и регулярно проверяли его состояние.
MIRI открывает широкие возможности для изучения космоса, особенно процессов формирования звёзд, а также свойств пыли и галактик.
Преобразовающая наука MIRI доступна лишь благодаря грандиозному сотрудничеству. Мощным фактором успеха MIRI стало стремление команды к единой цели. «, — говорит Райт. «Все разделяли одно желание — постигнуть науку. Стремление к сотрудничеству и совместному преодолению трудностей позволило MIRI стать реальностью. Теперь это приносит пользу всему миру.