MIRI (прибор среднего инфракрасного диапазона) - MIRI (Mid-Infrared Instrument)

МИРИ
МИРИ интегрируется в ISIM, 2013 г.
Система охлаждения МИРИ проходит испытания
Ящики MIRI нет в Центр космических полетов Годдарда, 2012
Инфографика приборов JWST и их диапазоны наблюдения света по длине волны

МИРИ, или Средне-инфракрасный прибор, это инструмент на Космический телескоп Джеймса Уэбба.[1] МИРИ - это фотоаппарат и спектрограф что наблюдает от среднего до длинного инфракрасного излучение от 5 микроны до 28 мкм.[1] Он также имеет коронографы, особенно для наблюдения экзопланеты.[2]

В то время как большинство других инструментов Уэбба могут видеть с самого начала в ближнем инфракрасном диапазоне или даже в таком коротком, как оранжевый видимый свет, MIRI может видеть свет с более длинной длиной волны там, где другие инструменты не работают.[1] МИРИ использует кремний массивы легированные мышьяк проводить наблюдения на этих длинах волн.[1] Тепловизор разработан для широкого обзора, но спектрограф имеет меньший вид.[1] Поскольку он просматривает более длинные волны, он должен быть холоднее, чем другие инструменты (см. Инфракрасная астрономия ), и имеет дополнительную систему охлаждения.[1] Система охлаждения MIRI включает в себя предварительный охладитель с импульсной трубкой и Джоуль-Томсон Петля теплообменник.[1] Это позволяет охладить MIRI до температуры 7 кельвины во время операций в космосе.[1]

Обзор

Спектрограф может наблюдать длины волн от 4,6 до 28,6 микрон и имеет четыре отдельных канала, каждый со своими собственными решетками и резчиками изображений.[2] Поле зрения спектрографа составляет 3,5 на 3,5 угловых секунды.[2]

Тепловизор имеет пластинчатая шкала 0,11 угловые секунды / пиксель и поле зрения 74 на 113 угловых секунд.[3] Ранее в разработке планировалось, что поле зрения будет 79 на 102 угловые секунды (1,3 на 1,7 arcmin ).[2] Канал формирования изображения имеет десять доступных фильтров, а детекторы изготовлены из кремния, легированного мышьяком (Si:Так как ).[1] Детекторы имеют разрешение 1024x1024 пикселей и называются модулями фокальной плоскости или FPM.[4]

В течение 2013 года и заканчивая в январе 2014 года, MIRI был интегрирован в Интегрированный модуль научных приборов (ISIM).[5] MIRI успешно прошла тесты Cryo Vac 1 и Cryo Vac 2 в рамках ISIM в 2010-х годах.[5] MIRI был разработан международным консорциумом.[5]

MIRI прикреплен к ISIM посредством углеродное волокно и пластиковая конструкция гексапода, которая прикрепляет его к космическому кораблю, но также помогает его термически изолировать.[1] (смотрите также Пластик, армированный углеродным волокном )

Сводка деталей:[6]

  • Оптика спектрометра
    • Основная оптика спектрометра (SMO)[4]
    • Спектрометр Pre Optics (SPO)[4]
  • Матрицы в фокальной плоскости
  • Модуль калибровки входной оптики (IOC)[4]
    • Отводное зеркало[4]
    • Источник калибровки тепловизора[4]
    • Крышка для контроля загрязнения (CCC)[4]
  • Углепластик гексапода
  • Тепловизор
  • Срезы изображений
  • Палуба

Большая часть MIRI расположена в основной структуре ISIM, однако криокулер находится в области 3 ISIM, которая находится в Автобус космического корабля (JWST).[7]

Модуль формирования изображения MIRI также включает спектрометр низкого разрешения, который может выполнять длиннощелевую и безщелевую спектроскопию с длиной волны света от 5 до 12 мкм.[8] LRS использует Ge (Германий металл) и ZnS (Сульфид цинка ) призмы, чтобы вызвать спектроскопическую дисперсию.[8]

Криокулер

Чтобы обеспечить возможность наблюдений в среднем инфракрасном диапазоне в JWST, прибор MIRI имеет дополнительную систему охлаждения. Он работает примерно так же, как работает большинство холодильников или кондиционеров: температура жидкости понижается до холодной в теплой части и отправляется обратно в холодную часть, где она поглощает тепло, а затем возвращается в конденсатор. Одним из источников тепла является остаточное тепло космического корабля, а другим - собственная электроника космического корабля, некоторые из которых близки к реальным приборам для обработки данных наблюдений. Большая часть электроники находится в гораздо более теплом автобусе космического корабля, но часть электроники должна быть намного ближе, и для уменьшения выделяемого ими тепла потребовались большие длины. За счет уменьшения количества тепла, выделяемого электроникой на холодной стороне, необходимо отводить меньше тепла.

В этом случае криокулер JWST находится в Автобус космического корабля и у него есть линии охлаждающей жидкости, идущей к прибору MIRI, охлаждающей его. Криоохладитель имеет радиатор на шине космического корабля, который выделяет тепло, которое он собирает.[9] В этом случае система охлаждения использует гелий газ как хладагент.

Криокулер JWST изначально основан на криокулере TRW ACTDP.[9] Однако JWST пришлось разработать версию, способную выдерживать более высокие тепловые нагрузки.[10] В нем есть многоступенчатый холодильник с импульсной трубкой, который охлаждает еще более мощный охладитель.[9] Это компрессор в оксфордском стиле с линейным движением, который питает петлю JT.[10] Его цель - охладить прибор MIRI до температуры 6 кельвинов (-448,87 ° F или -267,15 ° C).[9] ISIM имеет температуру около 40 К (из-за солнцезащитного экрана), и есть специальный радиационный экран MIRI, за пределами которого температура составляет 20 К.[9] Петля J-T - это Джоуль – Томсон петля теплообменник.[1]

Диаграммы

Схема MIRI и его кулера, показывающая связи между различными системами в зависимости от их расположения

Регион 3 находится внутри Космический корабль Автобус JWST


Цветовая маркировка и маркировка схемы прибора MIRI без криокулера


Схема, показывающая ISIM, которая показывает расположение циклоохладителя MIRI (синий цветовой код в области 3 ISIM) в автобусе космического корабля, на другой стороне теплового экрана от прибора.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k "Космический телескоп Джеймса Уэбба". Получено 5 декабря 2016.
  2. ^ а б c d «МИРИ - прибор среднего инфракрасного диапазона на JWST». Получено 5 декабря 2016.
  3. ^ Буше, Патрис; Гарсия-Марин, Макарена; Lagage, P.-O .; Amiaux, Jérome; Auguéres, J.-L .; Баувенс, Ева; Blommaert, J. A. D. L .; Chen, C.H .; Детре, Ö. ЧАС.; Дикен, Дэн; Dubreuil, D .; Galdemard, Ph .; Gastaud, R .; Glasse, A .; Гордон, К. Д .; Gougnaud, F .; Гийяр, Филипп; Justtanont, K .; Краузе, Оливер; Лебёф, Дидье; Лонгвал, Юйин; Мартин, Лоран; Мази, Эммануэль; Моро, Винсент; Олофссон, Горан; Ray, T. P .; Rees, J.-M .; Ренотт, Этьен; Ресслер, М. Э .; и другие. (2015). "Средне-инфракрасный прибор для Джеймс Космический телескоп Уэбба, III: МИРИМ, тепловизор МИРИ ". Публикации Тихоокеанского астрономического общества. 127 (953): 612–622. arXiv:1508.02488. Дои:10.1086/682254.
  4. ^ а б c d е ж грамм «Инструмент». Получено 5 декабря 2016.
  5. ^ а б c «МИРИ - Среднеинфракрасный прибор». Получено 5 декабря 2016.
  6. ^ «МИРИ для JWST». Получено 5 декабря 2016.
  7. ^ Интегрированный модуль научных инструментов NASA JWST (ISIM - Проверено 12 декабря 2016 г.]
  8. ^ а б [1]
  9. ^ а б c d е «Криокулер 6К МИРИ». www2.jpl.nasa.gov. Получено 2017-01-21.
  10. ^ а б «Криокулер 6К МИРИ». www2.jpl.nasa.gov. Получено 2017-05-07.

внешняя ссылка