El instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del telescopio espacial James Webb de la NASA ahora se enfría mediante un enfriador de gas helio a menos de 7 K. Con el refrigerante en su estado final, el equipo de Webb está operando el instrumento MIRI esta semana como parte de la séptima y última etapa de la alineación del telescopio. Cuando se enciende el dispositivo, los detectores y la electrónica generan calor, que se equilibra con el refrigerante criogénico para mantener el MIRI a una temperatura de funcionamiento estable y muy fría. Los dispositivos de infrarrojo cercano también se calientan durante las operaciones y deben disipar el calor, aunque para estos dispositivos esto se hace mediante enfriamiento pasivo; El calor se irradia desde los detectores y la electrónica hacia el espacio profundo.

Ahora que los instrumentos están a la temperatura de funcionamiento, los espejos del telescopio también seguirán enfriándose hasta alcanzar sus temperaturas finales, pero todavía no han llegado. Él espejo basico Diapositivas y espejo secundario de berilio (chapado en oro). en temperaturas criogénicas, el berilio tiene una constante de tiempo térmica larga, lo que significa que tarda mucho tiempo en enfriarse o calentarse. Las partes del espejo primario todavía se están enfriando muy lentamente.

El espejo secundario, suspendido en el extremo de su estructura de soporte lejos de cualquier fuente de calor, es el espejo más frío, actualmente a 29,4 K. Las temperaturas de los 18 segmentos básicos del espejo oscilan entre 34,4 K y 54,5 K. La ventaja de los espejos de berilio es que no cambian de forma con la temperatura como lo hacen los espejos de vidrio a estas temperaturas, por lo que el rango de temperatura no afecta el proceso de alineación del telescopio.

Actualmente, cuatro de los 18 sectores espejo están por encima de 50 K: en 52,6, 54,2, 54,4 y 54,5. Estos cuatro segmentos de espejo emanan de la mitad deluz infrarroja que acceden a los detectores MIRI. Dado que todas las temperaturas de los espejos están por debajo de los 55 K, se espera que MIRI sea lo suficientemente sensible para realizar su bandera planificada, pero cualquier enfriamiento adicional de estos espejos solo mejorará su rendimiento. El equipo de Webb espera ver que los espejos se enfríen entre 0,5 y 2 K adicionales.

Cuando apuntamos el telescopio a un objetivo astronómico, el telescopio y el protector solar se mueven juntos. El ángulo que ofrece el parasol al sol se denomina “posición de orientación”. La pequeña cantidad de calor residual que atraviesa la visera solar de cinco capas hacia el espejo principal depende de esta situación, y dado que las temperaturas de la parte del espejo cambian muy lentamente, sus temperaturas dependen de la posición estimada durante varios días.

Durante la puesta en servicio, Webb actualmente pasa la mayor parte de su tiempo señalando los polos de la eclíptica, una posición relativamente caliente. Durante las operaciones científicas, a partir del verano, el telescopio tendrá una distribución más justa de las señales sobre el cielo. Se espera que la entrada de calor promedio de los segmentos más cálidos de los espejos disminuya ligeramente y los espejos se enfríen un poco más.

Más adelante en la puesta en marcha, planeamos probar la dependencia térmica de los espejos en el soporte. Apuntaremos a Webb a una posición caliente durante varios días y a Webb a una posición fría durante varios días, en un proceso llamado flujo de calor. Esto nos dirá cuánto tardan los espejos en enfriarse o calentarse cuando el observatorio ha estado en estas posiciones durante un período de tiempo determinado.

¿Está Webb en su temperatura final? Respuesta: ¡Casi!