Lo strumento MIRI di James Webb sta per affrontare la sfida più scoraggiante

Nel lungo processo di preparazione per le sue prime osservazioni scientifiche quest’estate, il James Webb Space Telescope ha ora tre dei suoi quattro strumenti allineati ai suoi specchi. Il quarto strumento, MIRI o strumento a medio infrarosso, impiegherà un po’ più di tempo perché utilizza un diverso tipo di sensore che deve essere mantenuto a una temperatura estremamente bassa — e il raggiungimento di questa temperatura richiede, forse sorprendentemente, sia un dispositivo di raffreddamento che un riscaldatore . Ora, la NASA ha condiviso un aggiornamento sul processo per portare MIRI a temperatura e pronto per le operazioni.

Gli altri tre strumenti di Webb hanno già temperature di esercizio fredde comprese tra 34 e 39 kelvin, ma MIRI deve scendere fino a 7 kelvin. Per raggiungere questo obiettivo, lo strumento dispone di uno speciale sistema di criorefrigerazione. “Nelle ultime due settimane, il criorefrigeratore ha fatto circolare gas elio freddo oltre il banco ottico MIRI, il che aiuterà a raffreddarlo a circa 15 kelvin”, hanno scritto gli specialisti di criorefrigeratore Konstantin Penanen e Bret Naylor del Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Presto, il cryocooler sta per vivere i giorni più impegnativi della sua missione. Azionando le valvole criogeniche, il criorefrigeratore reindirizzerà il gas elio circolante e lo forzerà attraverso una restrizione del flusso. Quando il gas si espande quando esce dalla restrizione, diventa più freddo e può quindi portare i rivelatori MIRI alla loro temperatura di esercizio fredda inferiore a 7 kelvin.

Prima che lo strumento possa raggiungere la temperatura di esercizio, tuttavia, deve superare una fase difficile chiamata pinch point. Questo è il punto a circa 15 kelvin in cui il criorefrigeratore è al limite di raffreddamento e gli ingegneri devono eseguire una serie di regolazioni complesse e rapide in base alla temperatura e alla portata del refrigeratore. Questo punto critico è la parte più difficile dell’operazione, quindi i tecnici si sono esercitati qui sulla Terra per prepararsi all’evento reale. Una volta eseguita questa complicata operazione, MIRI sarà pronto per iniziare a eseguire le letture.

MIRI è particolarmente prezioso come strumento perché osserva nel medio infrarosso piuttosto che nel vicino infrarosso, consentendo un diverso insieme di osservazioni scientifiche di bersagli come gli esopianeti. “L’imager promette di rivelare obiettivi astronomici che vanno dalle nebulose vicine alle galassie interagenti lontane con una chiarezza e una sensibilità ben superiori a quelle che abbiamo visto prima”, hanno spiegato due scienziati del MIRI, Alistair Glasse e Macarena Garcia Marin. “La nostra comprensione di questi scintillanti tesori scientifici si basa sul raffreddamento del MIRI a una temperatura inferiore al resto dell’osservatorio, utilizzando il proprio frigorifero dedicato. Gli esopianeti a temperature simili alla Terra brilleranno più intensamente nella luce del medio infrarosso”.