.jpg/1280px-Key_Science_Instrument_Installed_into_Webb_Structure_(8704079347).jpg)
.jpg/1280px-Webb's_MIRI_Shield_Dropping_in_on_Dropping_Temperatures_(11211724826).jpg)
.jpg/1280px-Uncrating_the_Webb's_MIRI_Instrument_(7310210944).jpg)
MIRI , или прибор среднего инфракрасного диапазона , — это инструмент на космическом телескопе Джеймса Уэбба . [1] MIRI — это камера и спектрограф , который наблюдает среднее и длинноволновое инфракрасное излучение от 5 до 28 микрон . [1] Он также имеет коронографы , специально предназначенные для наблюдения за экзопланетами . [2] В то время как большинство других инструментов на телескопе Уэбба могут видеть от начала ближнего инфракрасного диапазона или даже до такого короткого, как оранжевый видимый свет , MIRI может видеть свет с более длинными волнами. [1]
MIRI использует кремниевые матрицы, легированные мышьяком, для проведения наблюдений на этих длинах волн. [1] Формирователь изображений предназначен для широкого обзора, но спектрограф имеет меньший обзор. [1] Поскольку он видит более длинные волны, он должен быть холоднее, чем другие инструменты (см. Инфракрасная астрономия ), и у него есть дополнительная система охлаждения. [1] Система охлаждения для MIRI включает в себя предварительный охладитель импульсной трубки и теплообменник с петлей Джоуля-Томсона . [1] Это позволило охлаждать MIRI до температуры 7 кельвинов во время работы в космосе. [1]
MIRI был создан консорциумом MIRI, группой, состоящей из ученых и инженеров из 10 европейских стран (Великобритании, Франции, Бельгии, Нидерландов, Германии, Испании, Швейцарии, Швеции, Дании и Ирландии), где Великобритания возглавляет европейский консорциум [3] , а также группой из Лаборатории реактивного движения в Калифорнии и учеными из нескольких институтов США. [4]
Спектрограф может наблюдать длины волн от 4,6 до 28,6 микрон и имеет четыре отдельных канала, каждый со своими решетками и резаками изображения. [2] Поле зрения спектрографа составляет 3,5 на 3,5 угловых секунды . [2]
Спектрограф способен проводить спектроскопию низкого разрешения (LRS) с щелью или без нее, а также спектроскопию среднего разрешения (MRS), проводимую с интегральным полевым блоком (IFU). Это означает, что MRS с IFU создает куб изображения. Подобно другим IFU, это можно сравнить с изображением, которое имеет спектр для каждого пикселя. [5]
Формирователь изображений имеет шкалу пластины 0,11 угловых секунд/пиксель и поле зрения 74 на 113 угловых секунд. [6] Ранее в ходе разработки поле зрения должно было быть 79 на 102 угловых секунды (1,3 на 1,7 угловых минут ). [2] Канал формирования изображений имеет десять доступных фильтров, а детекторы изготовлены из кремния, легированного мышьяком ( Si : As ). [1] Каждый из детекторов (один для формирователя изображений и два для спектрометра) имеет разрешение 1024x1024 пикселей, и они называются модулями фокальной плоскости или FPM. [7]
В течение 2013 года и по состоянию на январь 2014 года MIRI был интегрирован в Интегрированный модуль научных приборов (ISIM). [8] MIRI успешно прошел испытания Cryo Vac 1 и Cryo Vac 2 в рамках ISIM в 2010-х годах. [8] MIRI был разработан международным консорциумом. [8]
MIRI прикреплен к ISIM с помощью гексаподной конструкции из углеродного волокна и пластика, которая крепит его к космическому аппарату, а также помогает его термически изолировать. [1] (см. также Пластик, армированный углеродным волокном )
Краткое описание деталей: [9]
Большая часть MIRI расположена в основной структуре ISIM, однако криоохладитель находится в области 3 ISIM, которая расположена в шине космического корабля . [10]
Модуль формирования изображения MIRI также включает спектрометр низкого разрешения, который может выполнять длиннощелевую и бесщелевую спектроскопию в диапазоне длин волн света от 5 до 12 мкм. [11] LRS использует призмы Ge ( германий ) и ZnS ( сульфид цинка ) для создания спектроскопической дисперсии. [11]
Ввод в эксплуатацию завершен по состоянию на следующие даты:
Для проведения наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне в JWST прибор MIRI имеет дополнительную систему охлаждения. Он работает примерно так же, как большинство холодильников или кондиционеров: жидкость охлаждается до низкой температуры в теплой секции и отправляется обратно в холодную секцию, где она поглощает тепло, а затем возвращается в конденсатор. Одним из источников тепла является остаточное тепло космического корабля, но другим является собственная электроника космического корабля, часть которой находится близко к реальным приборам для обработки данных наблюдений. Большая часть электроники находится в гораздо более теплой шине космического корабля, но часть электроники должна была быть намного ближе, и были предприняты большие усилия для уменьшения выделяемого ею тепла. Уменьшая количество тепла, выделяемого электроникой на холодной стороне, нужно отводить меньше тепла.
В этом случае криоохладитель JWST находится в шине космического корабля и имеет линии хладагента, которые идут к инструменту MIRI, охлаждая его. Криоохладитель имеет тепловой радиатор на шине космического корабля для излучения тепла, которое он собирает. [12] В этом случае система охлаждения использует гелий в качестве хладагента .
Криоохладитель космического телескопа Джеймса Уэбба изначально основан на криоохладителе TRW ACTDP. [12] Однако JWST пришлось разработать версию для работы с более высокими тепловыми нагрузками. [13] Он имеет многоступенчатый холодильник с импульсной трубкой , который охлаждает еще более мощный охладитель. [12] Это линейный компрессор в стиле Оксфорда, который питает петлю JT. [13] Его цель — охладить инструмент MIRI до 6 кельвинов (−448,87 °F или −267,15 °C). [12] ISIM имеет температуру около 40 К (из-за солнцезащитного козырька), и есть специальный радиационный экран MIRI, за которым температура составляет 20 К. [12] Петля JT представляет собой теплообменник с петлей Джоуля-Томсона . [1]
Визуализация MIRI имеет 10 фильтров, доступных для наблюдений. [14]
Коронографическая визуализация MIRI имеет 4 фильтра, доступных для наблюдений. [14]
Спектрометр низкого разрешения (LRS) использует двойную призму из сульфида цинка/германия (ZnS/Ge). Щелевая маска имеет фильтр, который блокирует свет с длиной волны короче 4,5 мкм. LRS охватывает от 5 до 14 мкм. [14]
Спектрометр среднего разрешения (MRS) имеет 4 канала, которые наблюдаются одновременно. Однако каждый канал далее делится на 3 различных спектральных настройки (называемых короткими, средними и длинными). За одно наблюдение MIRI может наблюдать только одну из этих трех настроек. Наблюдение, направленное на наблюдение всего спектра, должно выполнять 3 отдельных наблюдения отдельных настроек. MRS охватывает диапазон от 4,9 до 27,9 мкм. [14]
