El instrumento MIRI de James Webb a punto de enfrentar el desafío más desalentador hasta el momento

En el largo proceso de preparación para realizar sus primeras observaciones científicas este verano, el telescopio espacial James Webb ahora tiene tres de sus cuatro instrumentos alineados con sus espejos. El cuarto instrumento, MIRI o el instrumento de infrarrojo medio, tardará un poco más porque utiliza un tipo diferente de sensor que debe mantenerse a una temperatura extremadamente baja, y lograr esta temperatura requiere, quizás sorprendentemente, tanto un enfriador como un calentador Ahora, la NASA ha compartido una actualización sobre el proceso de hacer que MIRI alcance la temperatura y esté listo para las operaciones.

Los otros tres instrumentos de Webb ya están en sus frías temperaturas de funcionamiento de 34 a 39 kelvins, pero MIRI necesita llegar hasta los 7 kelvins. Para lograr eso, el instrumento tiene un sistema especial de refrigeración criogénica. “Durante las últimas semanas, el enfriador criogénico ha estado circulando gas helio frío a través del banco óptico MIRI, lo que ayudará a enfriarlo a unos 15 Kelvin”, escribieron los especialistas en enfriadores criogénicos Konstantin Penanen y Bret Naylor del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. “Pronto, el enfriador criogénico está a punto de experimentar los días más desafiantes de su misión. Al operar válvulas criogénicas, el enfriador criogénico redirigirá el gas helio circulante y lo forzará a través de una restricción de flujo. A medida que el gas se expande al salir de la restricción, se vuelve más frío y luego puede llevar los detectores MIRI a su temperatura de funcionamiento fría por debajo de los 7 Kelvin”.

Sin embargo, antes de que el instrumento pueda alcanzar la temperatura de funcionamiento, tiene que pasar por una etapa difícil llamada punto de pellizco. Este es el punto alrededor de los 15 Kelvin cuando el enfriador criogénico está en su límite de enfriamiento, y los ingenieros tienen que realizar una serie de ajustes complejos y rápidos basados ​​en la temperatura y el caudal del enfriador. Este punto crítico es la parte más difícil de la operación, por lo que los técnicos lo han estado practicando aquí en la Tierra para prepararse para el evento real. Una vez realizada esta complicada operación, MIRI estará listo para comenzar a tomar lecturas.

MIRI es particularmente valioso como instrumento porque mira en el infrarrojo medio en lugar del infrarrojo cercano, lo que permite un conjunto diferente de observaciones científicas de objetivos como los exoplanetas. “La cámara promete revelar objetivos astronómicos que van desde nebulosas cercanas hasta galaxias distantes que interactúan con una claridad y sensibilidad mucho más allá de lo que hemos visto antes”, explicaron dos científicos del MIRI, Alistair Glasse y Macarena García Marín. “Nuestra comprensión de estos brillantes tesoros científicos depende de que MIRI se enfríe a una temperatura por debajo del resto del observatorio, utilizando su propio refrigerador dedicado. Los exoplanetas a temperaturas similares a la Tierra brillarán más intensamente en la luz del infrarrojo medio”.