MIRI , o Mid-Infrared Instrument , es un instrumento del telescopio espacial James Webb . [1] MIRI es una cámara y un espectrógrafo que observa radiación infrarroja media a larga de 5 micrones a 28 micrones. [1] También tiene coronógrafos , especialmente para observar exoplanetas . [2]
Mientras que la mayoría de los otros instrumentos en Webb pueden ver desde el inicio del infrarrojo cercano, o incluso tan corto como la luz visible naranja, MIRI puede ver la luz de longitud de onda más larga donde los otros instrumentos la dejan. [1] MIRI utiliza matrices de silicio dopadas con arsénico para realizar observaciones en estas longitudes de onda. [1] El generador de imágenes está diseñado para vistas amplias, pero el espectrógrafo tiene una vista más pequeña. [1] Debido a que ve las longitudes de onda más largas, necesita estar más frío que los otros instrumentos (ver Astronomía infrarroja ) y tiene un sistema de enfriamiento adicional. [1] El sistema de enfriamiento para MIRI incluye un preenfriador de tubo de pulso y un intercambiador de calor de bucle Joule-Thomson . [1] Esto permite que MIRI se enfríe a una temperatura de 7 kelvins durante las operaciones en el espacio. [1]
Descripción general
El espectrógrafo puede observar longitudes de onda entre 4,6 y 28,6 micrones, y tiene cuatro canales separados, cada uno con sus propias rejillas y cortadores de imágenes. [2] El campo de visión del espectrógrafo es de 3,5 por 3,5 segundos de arco. [2]
El generador de imágenes tiene una escala de placa de 0,11 segundos de arco / píxel y un campo de visión de 74 por 113 segundos de arco. [3] Anteriormente en el desarrollo, el campo de visión iba a ser de 79 por 102 segundos de arco (1,3 por 1,7 minutos de arco ). [2] El canal de imágenes tiene diez filtros disponibles y los detectores están hechos de silicio dopado con arsénico ( Si : As ). [1] Los detectores tienen una resolución de 1024x1024 píxeles y se denominan módulos de plano focal o FPM. [4]
Durante 2013 y finalizando en enero de 2014, MIRI se integró en el Módulo de Instrumentos de Ciencias Integradas (ISIM). [5] MIRI superó con éxito las pruebas Cryo Vac 1 y Cryo Vac 2 como parte de ISIM en la década de 2010. [5] MIRI fue desarrollado por un consorcio internacional. [5]
MIRI está unido al ISIM por una estructura de hexápodo de plástico y fibra de carbono , que lo une a la nave espacial pero también ayuda a aislarlo térmicamente. [1] (ver también plástico reforzado con fibra de carbono )
Resumen de piezas: [6]
- Óptica del espectrómetro
- Óptica principal del espectrómetro (SMO) [4]
- Preóptica del espectrómetro (SPO) [4]
- Matrices de plano focal
- Módulo de calibración de óptica de entrada (IOC) [4]
- Espejo Pick-off [4]
- Fuente de calibración para Imager [4]
- Cubierta de control de contaminación (CCC) [4]
- Hexápodo de CFRP
- Imager
- Cortadores de imágenes
- Plataforma
La mayor parte de MIRI se encuentra en la estructura principal de ISIM, sin embargo, el refrigerador criogénico se encuentra en la región 3 de ISIM, que se encuentra en el Bus de la nave espacial (JWST) . [7]
El módulo Imager de MIRI también incluye un espectrómetro de baja resolución que puede realizar espectroscopía de rendija larga y sin rendija de 5 a 12 μm de longitud de onda de luz. [8] El LRS utiliza prismas de Ge ( metal de germanio ) y ZnS ( sulfuro de zinc ) para provocar la dispersión espectroscópica. [8]
Refrigerador criogénico
Para permitir observaciones de infrarrojo medio dentro del JWST, el instrumento MIRI tiene un sistema de enfriamiento adicional. Funciona aproximadamente de forma similar a como funcionan la mayoría de los refrigeradores o acondicionadores de aire: un fluido se lleva a una temperatura fría en la sección cálida y se envía de regreso a la sección fría donde absorbe calor, luego vuelve al condensador. Una fuente de calor es el calor sobrante de la nave espacial, pero otra es la propia electrónica de la nave espacial, algunos de los cuales están cerca de los instrumentos reales para procesar los datos de las observaciones. La mayoría de los componentes electrónicos se encuentran en el autobús de la nave espacial, mucho más cálido, pero algunos de los componentes electrónicos debían estar mucho más cerca, y se tomaron grandes esfuerzos para reducir el calor que producen. Al reducir la cantidad de calor que producen los componentes electrónicos en el lado frío, es necesario eliminar menos calor.
En este caso, el crioenfriador JWST reside en el bus de la nave espacial y tiene líneas de refrigerante que van al instrumento MIRI, enfriándolo. El refrigerador criogénico tiene un radiador de calor en el autobús de la nave espacial para emitir el calor que acumula. [9] En este caso, el sistema de refrigeración utiliza gas helio como refrigerante .
El crioenfriador JWST se basa originalmente en el crioenfriador TRW ACTDP. [9] Sin embargo, el JWST ha tenido que desarrollar una versión para manejar cargas térmicas más altas. [10] Tiene un refrigerador de tubo de impulsos de múltiples etapas que enfría un enfriador aún más potente. [9] Se trata de un compresor estilo Oxford de movimiento lineal que alimenta un bucle JT. [10] Su objetivo es enfriar el instrumento MIRI hasta 6 kelvin (-448,87 ° F o -267,15 ° C). [9] El ISIM está a unos 40 K (debido al parasol) y hay un escudo de radiación MIRI dedicado más allá del cual la temperatura es de 20 K. [9] El circuito JT es un intercambiador de calor de circuito Joule-Thomson . [1]
Diagramas
La Región 3 está dentro del Bus de Naves Espaciales de JWST
Ver también
- Telescopio espacial Spitzer (el telescopio espacial de infrarrojo medio de la NASA lanzado en 2003, no podía ver tan profundo en el infrarrojo cuando su suministro de refrigerante se agotó en 2009)
- Explorador de levantamientos infrarrojos de campo amplio (telescopio de levantamientos infrarrojos)
- Lista de los telescopios infrarrojos más grandes (incluye ejemplos de observatorios espaciales que se han diseñado para longitudes de onda similares)
- Mapeador de auroras infrarrojas jovianas (espectrómetro de imágenes IR en el orbitador Juno Júpiter)
- Cámara de matriz de infrarrojos ( cámara Spitzer de infrarrojos cercanos a medios)
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k "El telescopio espacial James Webb" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ a b c d "MIRI - el instrumento de infrarrojos medios en JWST" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ Bouchet, Patrice; García-Marín, Macarena; Lagage, P.-O .; Amiaux, Jérome; Auguéres, J.-L .; Bauwens, Eva; Blommaert, JADL; Chen, CH; Detre, Ö. H .; Dicken, Dan; Dubreuil, D .; Galdemard, Ph .; Gastaud, R .; Glasse, A .; Gordon, KD; Gougnaud, F .; Guillard, Phillippe; Justtanont, K .; Krause, Oliver; Leboeuf, Didier; Longval, Yuying; Martin, Laurant; Mazy, Emmanuel; Moreau, Vincent; Olofsson, Göran; Ray, TP; Rees, J.-M .; Renotte, Etienne; Ressler, ME; et al. (2015). "El instrumento de infrarrojo medio para el telescopio espacial James Webb, III: MIRIM, el generador de imágenes MIRI". Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico . 127 (953): 612–622. arXiv : 1508.02488 . doi : 10.1086 / 682254 .
- ^ a b c d e f g "Instrumento" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ a b c "MIRI - Instrumento de infrarrojos medios" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ "MIRI para JWST" . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ Módulo de instrumentos científicos integrados JWST de la NASA (ISIM , consultado el 12 de diciembre de 2016)
- ^ a b [1]
- ^ a b c d e "Crioenfriador 6K MIRI" . www2.jpl.nasa.gov . Consultado el 21 de enero de 2017 .
- ^ a b "Crioenfriador 6K MIRI" . www2.jpl.nasa.gov . Consultado el 7 de mayo de 2017 .
enlaces externos
- ESA - MIRI - el instrumento de infrarrojo medio en JWST
- Presentación de las coronografías de MIRI (.pdf)
- The Mid-Infrared Instrument para JWST, II: Design and Build - Wright, et al (artículo extenso sobre Miri)
- Enciclopedia MIRI en la Universidad de Arizona
- NASA - Crioenfriador JWST