Средний инфракрасный инструмент
MIRI , или прибор среднего инфракрасного диапазона , — это инструмент космического телескопа Джеймса Уэбба . [1] MIRI — это камера и спектрограф , который наблюдает средне- и длинноволновое инфракрасное излучение от 5 до 28 микрон . [1] Здесь также есть коронографы , особенно для наблюдения за экзопланетами . [2] В то время как большинство других инструментов на Уэббе могут видеть от начала ближнего инфракрасного диапазона или даже до оранжевого видимого света , MIRI может видеть свет с большей длиной волны. [1]
MIRI использует кремниевые матрицы, легированные мышьяком, для проведения наблюдений на этих длинах волн. [1] Сканер 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 MIRI включает предварительный охладитель с импульсной трубкой и Джоуля-Томсона с петлей теплообменник . [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 различных европейских стран (Великобритании, Франции, Бельгии, Нидерландов, Германии, Испании, Швейцарии, Швеции, Дании и Ирландии) во главе с Великобританией. Европейский консорциум, [3] а также группа из Лаборатории реактивного движения в Калифорнии и ученые из нескольких учреждений США. [4]
Обзор
[ редактировать ]Спектрограф может наблюдать длины волн от 4,6 до 28,6 микрон и имеет четыре отдельных канала, каждый со своими решетками и слайсерами изображения. [2] Поле зрения спектрографа составляет 3,5 на 3,5 угловых секунды . [2]
Спектрограф способен выполнять спектроскопию низкого разрешения (LRS) с щелью или без нее, а также спектроскопию среднего разрешения (MRS), снятую с помощью встроенного полевого блока (IFU). Это означает, что MRS с IFU создает куб изображения. Подобно другим IFU, это можно сравнить с изображением, имеющим спектр для каждого пикселя. [5]
Сканер имеет масштаб пластины 0,11 угловых секунд на пиксель и поле зрения 74 на 113 угловых секунд. [6] Ранее при разработке поле зрения должно было составлять 79 на 102 угловых секунды (1,3 на 1,7 угловых минут ). [2] Канал визуализации имеет десять доступных фильтров, а детекторы изготовлены из кремния, легированного мышьяком ( Si : As ). [1] Детекторы (один для формирователя изображений и два для спектрометра) каждый имеют разрешение 1024x1024 пикселей и называются модулями фокальной плоскости или FPM. [7]
В течение 2013 года и до января 2014 года MIRI был интегрирован в Интегрированный модуль научных инструментов (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 шестигранной конструкции из углеродного волокна и пластика, которая прикрепляет его к космическому кораблю, а также помогает термически изолировать его. [1] (см. также пластик, армированный углеродным волокном )
Краткое описание деталей: [9]
- Оптика спектрометра
- Массивы в фокальной плоскости
- Модуль калибровки входной оптики (IOC) [7]
- Шестигранник из углепластика
- имидж-сканер
- Срезы изображений
- Палуба
Большая часть MIRI расположена в основной структуре ISIM, однако криокулер находится в зоне 3 ISIM, которая расположена в шине космического корабля . [10]
Модуль формирования изображений MIRI также включает в себя спектрометр низкого разрешения, который может выполнять длиннощелевую и бесщелевую спектроскопию с длиной волны 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 в следующие сроки:
- Снимок, 17.06.2022
- Спектроскопия низкого разрешения, 24.06.2022
- Спектроскопия среднего разрешения, 24.06.2022
- Коронографическая съемка, 29.06.2022
Криокулер
[ редактировать ]Чтобы обеспечить возможность проведения наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне внутри JWST, инструмент MIRI имеет дополнительную систему охлаждения. Он работает примерно так же, как работает 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 оставшееся тепло космического корабля, а другим — собственная электроника космического корабля, часть которой близка к реальным приборам для обработки данных наблюдений. Большая часть электроники находится в гораздо более теплом автобусе космического корабля, но часть электроники должна была быть намного ближе, и были предприняты большие усилия, чтобы уменьшить выделяемое ею тепло. За счет уменьшения количества тепла, выделяемого электроникой на холодной стороне, необходимо отводить меньше тепла.
В этом случае криокулер JWST находится в шине космического корабля и имеет линии охлаждающей жидкости, которые идут к прибору MIRI, охлаждая его. Криокулер имеет тепловой радиатор на шине космического корабля, излучающий собранное им тепло. [12] в системе охлаждения используется гелий газообразный В этом случае в качестве хладагента .
Криокулер космического телескопа Джеймса Уэбба изначально основан на криокуллере TRW ACTDP. [12] Однако компании JWST пришлось разработать версию, способную выдерживать более высокие тепловые нагрузки. [13] Он оснащен многоступенчатым холодильником с импульсной трубкой , который охлаждает еще более мощный холодильник. [12] Это компрессор оксфордского типа с линейным движением, который питает контур JT. [13] Его цель — охладить инструмент MIRI до 6 К (-448,87 °F или -267,15 °C). [12] ISIM имеет температуру около 40 К (из-за солнцезащитного экрана), а также имеется специальный радиационный экран MIRI, за пределами которого температура составляет 20 К. [12] Петля JT представляет собой Джоуля-Томсона с петлей теплообменник . [1]
Фильтры
[ редактировать ]
Визуализация MIRI имеет 10 фильтров, доступных для наблюдений. [14]
- F560W — Широкополосная обработка изображений
- F770W — PAH, широкополосная визуализация
- F1000W — силикатная широкополосная визуализация
- F1130W — ПАУ, широкополосная визуализация
- F1280W — широкополосная визуализация
- F1500W — широкополосная визуализация
- F1800W — силикатная широкополосная визуализация
- F2100W — Широкополосная визуализация
- F2550W — Широкополосная визуализация
- F2550WR — резервный фильтр, снижение риска
- FND — для яркого захвата цели
- Непрозрачный – Темный
MIRI Coronagraphic Imaging имеет 4 фильтра, доступных для наблюдений. [14]
- F1065C – полезен для аммиака и силикатов.
- F1140C
- F1550C
- F2300C
В спектрометре низкого разрешения (LRS) используется двойная призма из сульфида цинка/германия (ZnS/Ge). Щелевая маска имеет фильтр, блокирующий свет с длиной волны менее 4,5 мкм. LRS охватывает от 5 до 14 мкм. [14]
Спектрометр среднего разрешения (МРС) имеет 4 канала, которые наблюдаются одновременно. Однако каждый канал дополнительно делится на 3 различных спектральных настройки (называемых короткими, средними и длинными). За одно наблюдение MIRI может наблюдать только одну из этих трех настроек. Наблюдение, целью которого является наблюдение всего спектра, должно провести 3 отдельных наблюдения отдельных параметров. MRS охватывает от 4,9 до 27,9 мкм. [14]
Диаграммы
[ редактировать ]
Схема MIRI и его охладителя, показывающая связи между различными системами в зависимости от их расположения.
Регион 3 находится внутри автобуса космического корабля JWST.
Схема прибора MIRI без криоохладителя с цветовой кодировкой и маркировкой
Схема, показывающая ISIM, на которой показано расположение криокулера MIRI (синий цветовой код в регионе ISIM 3) в шине космического корабля, с другой стороны теплового экрана от прибора.
См. также
[ редактировать ]- Космический телескоп Спитцер (космический телескоп НАСА в среднем инфракрасном диапазоне, запущенный в 2003 году, он не мог видеть так глубоко в инфракрасном диапазоне, когда в 2009 году у него закончился запас охлаждающей жидкости)
- Wide-field Infrared Survey Explorer (инфракрасный обзорный телескоп)
- Список крупнейших инфракрасных телескопов (включает примеры космических обсерваторий, рассчитанных на аналогичные длины волн)
- Jovian Infrared Auroral Mapper (спектрометр ИК-изображений на орбитальном аппарате Юнона-Юпитер)
- Инфракрасная матричная камера (камера Spitzer ближнего и среднего инфракрасного диапазона)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к «Космический телескоп Джеймса Уэбба» . Проверено 5 декабря 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с д «MIRI — прибор среднего инфракрасного диапазона на JWST» . Проверено 5 декабря 2016 г.
- ^ «JWST-МИРИ» . Ирфу, Институт исследования фундаментальных законов Вселенной . Проверено 7 марта 2023 г.
- ^ «Прибор среднего инфракрасного диапазона (MIRI) Уэбб / НАСА» . webb.nasa.gov . Проверено 7 марта 2023 г.
- ^ Райт, Джиллиан С.; Рике, Джордж Х.; Глассе, Алистер; Ресслер, Майкл; Гарсиа Марин, Макарена; Агилар, Джонатан; Альбертс, Стейси; Альварес-Маркес, Хавьер; Аргириу, Иоаннис; Бэнкс, Кимберли; Бодо, Пьер; Боккалетти, Энтони; Буше, Патрис; Бауман, Йерун; Брандл, Бернард Р. (1 апреля 2023 г.). «Прибор среднего инфракрасного диапазона для JWST и его летные характеристики» (PDF) . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 135 (1046): 048003. Бибкод : 2023PASP..135d8003W . дои : 10.1088/1538-3873/acbe66 . ISSN 0004-6280 . S2CID 258460534 .
- ^ Буше, Патрис; Гарсиа-Марин, Макарена; Лагаж, П.-О.; Амио, Джером; Огер, Ж.-Л.; Баувенс, Ева; Цветы, JADL; Выключатель; Детре, О. ЧАС.; Дикен, Дэн; Дюбрей, Д.; Гальдемар, доктор философии; Гасто, Р.; Глассе, А.; Гордон, К.Д.; Гуно, Ф.; Гийяр, Филипп; Юсттанонт, К.; Краузе, Оливер; Лебёф, Дидье; Лонгваль, Юин; Мартин, Лоран; Мази, Эммануэль; Моро, Винсент; Олофссон, Йоран; Рэй, ТП; Рис, Ж.-М.; Ренот, Этьен; Ресслер, Мэн; и др. (2015). «Прибор среднего инфракрасного диапазона для космического телескопа Джеймса Уэбба, III: MIRIM, имидж-сканер MIRI». Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 127 (953): 612–622. arXiv : 1508.02488 . Бибкод : 2015PASP..127..612B . дои : 10.1086/682254 . S2CID 119287719 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г «Инструмент» . Архивировано из оригинала 29 декабря 2021 года . Проверено 5 декабря 2016 г.
- ^ Jump up to: а б с «МИРИ – прибор среднего инфракрасного диапазона» . Архивировано из оригинала 15 декабря 2016 года . Проверено 5 декабря 2016 г.
- ^ «МИРИ для JWST» . Архивировано из оригинала 22 апреля 2022 года . Проверено 5 декабря 2016 г.
- ^ Интегрированный научный инструментальный модуль NASA JWST (ISIM. Архивировано 3 декабря 2016 г. на Wayback Machine - по состоянию на 12 декабря 2016 г.]
- ^ Jump up to: а б «Прибор среднего инфракрасного диапазона для космического телескопа Джеймса Уэбба, IV: спектрометр низкого разрешения» (PDF) . Проверено 12 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и «Криокулер 6К МИРИ» . www2.jpl.nasa.gov . Проверено 21 января 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «Криокулер 6К МИРИ» . www2.jpl.nasa.gov . Проверено 7 мая 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с д «Фильтры и диспергаторы MIRI — Пользовательская документация JWST» . jwst-docs.stsci.edu . Проверено 6 августа 2022 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- ESA - MIRI - прибор среднего инфракрасного диапазона на JWST
- Презентация коронографов MIRI (.pdf)
- Инструмент среднего инфракрасного диапазона для JWST, II: Проектирование и сборка - Райт и др. (длинная статья о Мири)
- Энциклопедия MIRI в Университете Аризоны
- НАСА - Криоохладитель JWST
| Инструменты и датчики |   | |
|---|---|---|
| Элементы | ||
| Этапы |
| |
| Изображения |
| |
| Открытия |
| |
| Учреждения | ||
| Связанный | ||
