MIRI (Mid-Infrared Instrument) - MIRI (Mid-Infrared Instrument)

MIRI
MIRI se integruje do ISIM, 2013
Chladicí systém MIRI se testuje
MIRI nemá hodnocení Goddardovo vesmírné středisko, 2012
Infografika přístrojů JWST a jejich rozsahů pozorování světla podle vlnové délky

MIRInebo Středně infračervený přístroj, je nástroj na Vesmírný dalekohled Jamese Webba.[1] MIRI je kamera a spektrograf který dodržuje střední až dlouhý infračervený paprsek záření z 5 mikrony na 28 mikronů.[1] Má také koronografy, zejména pro pozorování exoplanety.[2]

Zatímco většina ostatních nástrojů na Webb může vidět od začátku blízkého infračerveného záření nebo dokonce tak krátké jako oranžové viditelné světlo, MIRI vidí světlo s delší vlnovou délkou tam, kde ostatní nástroje přestávají.[1] MIRI používá křemík pole dotovaná arsen provádět pozorování na těchto vlnových délkách.[1] Zobrazovací jednotka je navržena pro široký pohled, ale spektrograf má menší pohled.[1] Protože vidí delší vlnové délky, musí být chladnější než ostatní přístroje (viz Infračervená astronomie ) a má další chladicí systém.[1] Chladicí systém pro MIRI zahrnuje předchlazovač Pulse Tube a Joule-Thomson Smyčka výměník tepla.[1] To umožňuje MIRI ochladit na teplotu 7 kelvinů během operací ve vesmíru.[1]

Přehled

Spektrograf dokáže pozorovat vlnové délky mezi 4,6 a 28,6 mikrony a má čtyři samostatné kanály, každý s vlastními mřížkami a kráječi obrazu.[2] Zorné pole spektrografu je 3,5 krát 3,5 obloukových vteřin.[2]

Zobrazovač má stupnice desky 0,11 obloukové sekundy / pixel a zorné pole 74 o 113 arcseconds.[3] Dříve ve vývoji mělo být zorné pole 79 krát 102 arcsekund (1,3 krát 1,7 arcmin ).[2] Zobrazovací kanál má k dispozici deset filtrů a detektory jsou vyrobeny z křemíku dopovaného arzenem (Si:Tak jako ).[1] Detektory mají rozlišení 1024x1024 pixelů a nazývají se Focal Plane Modules nebo FPM.[4]

V průběhu roku 2013 a dokončení v lednu 2014 byla společnost MIRI integrována do Integrovaný vědecký přístrojový modul (ISIM).[5] Společnost MIRI v 2010 úspěšně prošla testy Cryo Vac 1 a Cryo Vac 2 jako součást ISIM.[5] MIRI byl vyvinut mezinárodním konsorciem.[5]

MIRI je připojeno k ISIM pomocí a uhlíkové vlákno a plastová struktura hexapodu, která ji připevňuje ke kosmické lodi, ale také ji pomáhá tepelně izolovat.[1] (viz také Plast vyztužený uhlíkovými vlákny )

Souhrn dílů:[6]

  • Spektrometrická optika
    • Hlavní optika spektrometru (SMO)[4]
    • Spektrometr Pre Optics (SPO)[4]
  • Pole ohniskové roviny
  • Kalibrační modul vstupní optiky (IOC)[4]
    • Pick-off zrcadlo[4]
    • Zdroj kalibrace pro kameru[4]
    • Kryt kontroly znečištění (CCC)[4]
  • CFRP hexapod
  • Imager
  • Kráječe obrázků
  • Paluba

Většina MIRI se nachází v hlavní struktuře ISIM, avšak kryochladič je v oblasti 3 ISIM, která se nachází v Kosmická loď Bus (JWST).[7]

Modul Imager společnosti MIRI také zahrnuje spektrometr s nízkým rozlišením, který umožňuje provádět spektroskopii s dlouhými a bez štěrbinami od vlnové délky světla 5 až 12 μm.[8] LRS používá Ge (Germanium kov) a ZnS (Síran zinečnatý ) hranoly způsobující spektroskopickou disperzi.[8]

Kryochladič

Aby bylo možné v rámci JWST umožnit pozorování ve střední infračervené oblasti, má přístroj MIRI další chladicí systém. Funguje zhruba stejně jako většina ledniček nebo klimatizačních jednotek: kapalina se v teplé části přivede na studenou teplotu a pošle se zpět do studené části, kde absorbuje teplo a poté se vrací zpět do kondenzátoru. Jedním ze zdrojů tepla je zbytkové teplo kosmické lodi, druhým je vlastní elektronika kosmické lodi, z nichž některé jsou blízké skutečným nástrojům pro zpracování dat z pozorování. Většina elektroniky je v mnohem teplejším autobusu kosmické lodi, ale část elektroniky musela být mnohem blíže a byla přijata velká opatření ke snížení tepla, které produkují. Snížením množství tepla, které elektronika vyvíjí na studené straně, je třeba odebírat méně tepla.

V tomto případě je kryochladič JWST umístěn v Kosmická loď Bus a má vedení chladicí kapaliny, která vede k přístroji MIRI, a chladí jej. Kryochladič má na sběrnici kosmické lodi tepelný radiátor, který vydává teplo, které sbírá.[9] V tomto případě používá chladicí systém hélium plyn jako chladivo.

Kryocooler JWST je původně založen na kryocooleru TRW ACTDP.[9] Společnost JWST však musela vyvinout verzi, která zvládne vyšší tepelné zatížení.[10] Má vícestupňovou pulzní trubkovou chladničku, která chladí ještě výkonnější chladič.[9] Jedná se o kompresor ve stylu Oxford s lineárním pohybem, který napájí smyčku J-T.[10] Jeho cílem je ochladit přístroj MIRI na 6 kelvinů (-448,87 ° F nebo -267,15 ° C).[9] ISIM je asi 40 K (kvůli slunečnímu štítu) a je zde vyhrazený MIRI radiační štít, nad kterým je teplota 20 K.[9] Smyčka J-T je a Joule – Thomson smyčka výměník tepla.[1]

Diagramy

Schéma MIRI a jeho chladiče, ukazující spojení mezi různými systémy související s jejich umístěním

Region 3 je uvnitř Kosmická loď JWST


Barevně označené a označené schéma přístroje MIRI bez kryochladiče


Schéma zvýrazňující ISIM, které zobrazuje umístění MIRI cycocooleru (barevný kód modrý v ISIM Region 3) v kosmické sběrnici, na druhé straně tepelného štítu od přístroje.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k „Vesmírný dalekohled Jamese Webba“. Citováno 5. prosince 2016.
  2. ^ A b C d „MIRI - přístroj se středním infračerveným zářením na JWST“. Citováno 5. prosince 2016.
  3. ^ Bouchet, Patrice; García-Marín, Macarena; Lagage, P.-O .; Amiaux, Jérome; Auguéres, J.-L .; Bauwens, Eva; Blommaert, J. A. D. L .; Chen, C.H .; Detre, Ö. H .; Dicken, Dan; Dubreuil, D .; Galdemard, Ph .; Gastaud, R .; Glasse, A .; Gordon, K. D .; Gougnaud, F .; Guillard, Phillippe; Justtanont, K .; Krause, Oliver; Leboeuf, Didier; Longval, Yuying; Martin, Laurant; Mazy, Emmanuel; Moreau, Vincent; Olofsson, Göran; Ray, T. P .; Rees, J.-M .; Renotte, Etienne; Ressler, M. E.; et al. (2015). „Střední infračervený přístroj pro James Webb Space Telescope, III: MIRIM, the MIRI Imager “. Publikace Astronomické společnosti Pacifiku. 127 (953): 612–622. arXiv:1508.02488. doi:10.1086/682254.
  4. ^ A b C d E F G "Nástroj". Citováno 5. prosince 2016.
  5. ^ A b C „MIRI - střední infračervený přístroj“. Citováno 5. prosince 2016.
  6. ^ „MIRI pro JWST“. Citováno 5. prosince 2016.
  7. ^ Integrovaný vědecký přístrojový modul NASA JWST (ISIM - Zpřístupněno 12. prosince 2016]
  8. ^ A b [1]
  9. ^ A b C d E „6K MIRI kryochladič“. www2.jpl.nasa.gov. Citováno 2017-01-21.
  10. ^ A b „6K MIRI kryochladič“. www2.jpl.nasa.gov. Citováno 2017-05-07.

externí odkazy