Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba musi się ochłodzić. Skąd taka potrzeba?

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba potrzebuje czasu, aby na dobre się rozkręcić. Wlicza się w to nie tylko konfigurację jego instrumentów, ale również osiągnięcie odpowiednio niskich temperatur.

W zasadzie obie te czynności się ze sobą łączą, ponieważ osiągnięcie temperatury kriogenicznej będzie niezbędne do poprawnego obrazowania w podczerwieni. Wystrzelony pod koniec grudnia teleskop rozpoczął już chłodzenie, ale minie jeszcze kilka tygodni zanim zostanie ono zakończone. Dopiero wtedy JWST będzie gotowy do wykonania pierwszych przełomowych zdjęć wszechświata.

Czytaj też: Mamy to! Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przesłał pierwsze zdjęcie

Skoro przestrzeń kosmiczna wydaje się niezwykle zimnym miejscem, to dlaczego potrzeba wielu dni, aby teleskop NASA schłodził się do wyznaczonej granicy? Po pierwsze: Słońce, a dokładniej emitowana przez nie energia, może rozgrzać wszystko, co znajdzie się w zasięgu jego promieni. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba posiada osłonę przeciwsłoneczną, która chroni go przed bezpośrednim działaniem naszej gwiazdy, ale nie jest ona w stu procentach skuteczna.

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie prowadził obserwacje w podczerwieni

Pozostałe instrumenty teleskopu chłodzą się już od czasu, gdy osłona słoneczna została zamontowana, co nastąpiło kilka tygodni temu. Kolejną z przeszkód stanowi brak dwóch z trzech sposobów na naturalne pozbycie się ciepła. Zalicza się do nich przewodzenie, w ramach którego ciepło jest przekazywane bezpośrednio do innej substancji, a także konwekcję, dzięki której materiał o niższej temperaturze przemieszcza się przed cieplejszym materiałem ze względu na działanie grawitacji. Niestety, w próżni żadne z tych rozwiązań nie funkcjonuje.

Z tego względu w grę wchodzi trzeci ze sposobów: promieniowanie. Najprościej rzecz ujmując, ciepło teleskopu samoczynnie „ucieka” w postaci światła podczerwonego. Z drugiej strony, to właśnie światło podczerwone będzie najważniejsze w kontekście prowadzonych obserwacji, dlatego jego niepożądane źródła mogą zakłócić działanie teleskopu. Instrumenty działające w bliskiej podczerwieni są obecnie schłodzone do około -198 stopni Celsjusza, a ich docelowa temperatura ma wynieść około -233.

Czytaj też: Lustrzany moduł teleskopu Jamesa Webba przeszedł pomyślnie proces kalibracji i jest już prawie gotowy do działania

Z kolei segmenty tworzące zwierciadła mają obecnie od -233 do -213 stopni Celsjusza, a zwierciadło wtórne – zaledwie -270 stopni. Najwięcej problemów może sprawić instrument średniej podczerwieni (MIRI), który do pełnej wydajności potrzebuje około -266 stopni Celsjusza. Chłodzenie radiacyjne nie jest w stanie tego zapewnić, ale MIRI posiada chłodnicę kriogeniczną, która wykorzystuje własny ciekły hel do jej chłodzenia. Kiedy już cały proces się zakończy, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba będzie mógł na dobre zająć się przełomowymi obserwacjami.