Dans le long processus de préparation pour faire ses premières observations scientifiques cet été, le télescope spatial James Webb a maintenant trois de ses quatre instruments alignés sur ses miroirs. Le quatrième instrument, MIRI ou l’instrument à infrarouge moyen, prendra un peu plus de temps car il utilise un type de capteur différent qui doit être maintenu à une température extrêmement basse – et atteindre cette température nécessite, peut-être étonnamment, à la fois un refroidisseur et un chauffe-eau. Maintenant, la NASA a partagé une mise à jour sur le processus de mise à température de MIRI et de préparation pour les opérations.
Les trois autres instruments de Webb sont déjà à leurs températures de fonctionnement froides de 34 à 39 kelvins, mais MIRI doit descendre jusqu’à 7 kelvins. Pour ce faire, l’instrument dispose d’un système cryocooler spécial. « Au cours des deux dernières semaines, le cryorefroidisseur a fait circuler de l’hélium gazeux froid devant le banc optique MIRI, ce qui aidera à le refroidir à environ 15 kelvins », ont écrit les spécialistes du cryorefroidisseur Konstantin Penanen et Bret Naylor du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. « Bientôt, le cryoréfrigérateur est sur le point de vivre les jours les plus difficiles de sa mission. En actionnant des vannes cryogéniques, le cryorefroidisseur redirigera l’hélium gazeux en circulation et le forcera à travers une restriction de débit. Au fur et à mesure que le gaz se dilate à la sortie de la restriction, il devient plus froid et peut alors amener les détecteurs MIRI à leur température de fonctionnement froide inférieure à 7 kelvins.
Avant que l’instrument puisse atteindre la température de fonctionnement, cependant, il doit passer par une étape difficile appelée le point de pincement. C’est le point à environ 15 kelvins lorsque le refroidisseur cryogénique atteint sa limite de refroidissement, et les ingénieurs doivent effectuer une série d’ajustements complexes et rapides en fonction de la température et du débit du refroidisseur. Ce point critique est la partie la plus difficile de l’opération, c’est pourquoi les techniciens l’ont pratiqué ici sur Terre pour se préparer à l’événement réel. Une fois cette opération délicate effectuée, MIRI sera prêt à commencer à prendre des mesures.
MIRI est particulièrement précieux en tant qu’instrument car il regarde dans l’infrarouge moyen plutôt que dans le proche infrarouge, permettant un ensemble différent d’observations scientifiques de cibles comme les exoplanètes. « L’imageur promet de révéler des cibles astronomiques allant des nébuleuses proches aux galaxies distantes en interaction avec une clarté et une sensibilité bien au-delà de ce que nous avons vu auparavant », ont expliqué deux scientifiques du MIRI, Alistair Glasse et Macarena Garcia Marin. « Notre maîtrise de ces trésors scientifiques scintillants repose sur le refroidissement de MIRI à une température inférieure au reste de l’observatoire, à l’aide de son propre réfrigérateur dédié. Les exoplanètes à des températures similaires à la Terre brilleront le plus dans l’infrarouge moyen. »
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