Conception artistique du télescope spatial James Webb. Credit : NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
L’instrument infrarouge moyen (MIRI) sur ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA’s James Webb Space Telescope is now cooled by a gaseous helium cryocooler to under 7 kelvins (minus 447 degrees Fahrenheit, or minus 266 degrees Celsius). With the cooler in its final state, the Webb team is operating the MIRI instrument this week as part of seventh and final stage of the telescope alignment. When the instrument is operating, the detectors and electronics produce heat, which is balanced by the cryocooler to keep MIRI at a stable, and very cold, operating temperature. The near-infrared instruments likewise warm up during operations and must disperse heat, albeit this is done passively; heat from the detectors and electronics is radiated into deep space.
Now that the instruments are at their operating temperatures, the telescope mirrors will also continue cooling down to their final temperatures, but they are not quite there yet. The primary mirror segments and the secondary mirror are made of beryllium (coated with gold). At cryogenic temperatures, beryllium has a long thermal time constant, which means that it takes a long time to cool down or to heat up. The primary mirror segments are still cooling, very slowly.
The secondary mirror, hanging out on the end of its support structure a long way from any heat sources, is the coldest mirror, currently at 29.4 kelvins (minus 406.8 degrees F). The 18 primary mirror segments range in temperature from 34.4 kelvins (minus 397.8 degrees F) to 54.5 kelvins (minus 361.6 degrees F). An advantage of beryllium mirrors is that they don’t change shape with temperature the way glass mirrors would at these temperatures, so the temperature range does not affect the telescope alignment process.
Le bouclier solaire du télescope Webb est essentiel pour permettre la science du Webb. Ce reportage explique le fonctionnement et le déploiement de l’écran solaire. Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA.
Actuellement, quatre des 18 segments du miroir sont au-dessus de 50 kelvins : à 52,6, 54,2, 54,4 et 54,5. Ces quatre segments de miroir émettent une certaine lumière infrarouge moyenne qui atteint les détecteurs MIRI. Comme la température de tous les miroirs est désormais inférieure à 55 kelvins, MIRI devrait être suffisamment sensible pour mener à bien les activités scientifiques prévues, mais tout refroidissement supplémentaire de ces miroirs ne fera qu’améliorer ses performances. L’équipe Webb espère voir les miroirs se refroidir de 0,5 à 2 kelvins supplémentaires.
Lorsque nous pointons le télescope vers une cible astronomique, le télescope et le pare-soleil se déplacent ensemble. L’angle que présente le pare-soleil par rapport au Soleil est appelé “attitude” de pointage. L’infime quantité de chaleur résiduelle qui se fraye un chemin à travers les cinq couches du pare-soleil jusqu’au miroir primaire dépend de cette attitude, et comme les températures des segments du miroir changent très lentement, leurs températures dépendent de l’attitude moyenne sur plusieurs jours.
Au cours de sa mise en service, Webb passe actuellement la plupart de son temps à pointer vers les pôles écliptiques, ce qui est une position comparativement plus favorable. chaud attitude. Pendant les opérations scientifiques, qui débuteront cet été, le télescope aura une distribution beaucoup plus uniforme de son pointage sur le ciel. L’apport thermique moyen aux segments de miroirs les plus chauds devrait diminuer un peu, et les miroirs se refroidiront un peu plus.
Plus tard dans la mise en service, nous prévoyons de tester la dépendance thermique des miroirs par rapport à l’attitude. Nous orienterons Webb vers une attitude chaude pendant plusieurs jours, puis vers une attitude froide pendant plusieurs jours, dans le cadre d’un processus appelé ” rotation thermique “. Cela nous permettra de savoir combien de temps il faut aux miroirs pour se refroidir ou se réchauffer lorsque l’observatoire est dans ces positions pendant une période donnée.
Webb est-il à sa température finale ? La réponse est : presque!
Écrit par Jonathan Gardner, scientifique principal adjoint du projet Webb, Centre de vol spatial Goddard de la NASA.
