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Apr. 17 2022

超Cool的韋伯望遠鏡已降至更Cool的工作溫度

  • 韋伯太空望遠鏡測試時的照片。

    韋伯太空望遠鏡測試時的照片。

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美國航太總署(NASA)4月13日宣布,詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(JWST)的儀器在上週終於達到最終工作溫度,攝氏零下267度,並接著準備開始拍攝測試圖像及校正光學系統。

自2021年12月25日發射以來,JWST一直在逐漸冷卻,今年年初,它的五層遮陽板部署完畢後,被動冷卻的降溫效果非常良好,降到了大約攝氏零下183度,但是這樣可還不夠,要再比這個溫度更低就得動用主動式降溫系統,將超低溫的氦在儀器中循環以達成降溫,這個過程將使得環境溫度降至攝氏零下258度,但即便僅僅只高於絕對零度15度仍然不足。

根據理想氣體狀態方程式,PV = nRT在定容降壓的情況下可以使溫度再進一步降低,而任何的機械式操作會因摩擦而產熱,所以這些動作經過多道程序最終才達成,其最終的溫度為攝氏零下267度,僅僅只比絕對零度高了6.4度。

之所以需要降到這麼低溫,是因為JWST上的四種儀器都會接收到紅外光,其中的三種儀器單靠遮陽板的被動降溫便已可達成工作溫度,而最難搞的中紅外線儀器(Mid-Infrared Instrument,MIRI)則需要比攝氏零下266度還要低才能開始工作,這是因為中紅外線波段比其它稍短的紅外波段,更容易受到儀器本身溫度的影響,這種在運作中微微發熱的狀況會干擾儀器的準確性,也順便壓制感光器自身原子的隨機震動而產生的「暗電流」,故降溫可以一次滿足兩種條件,在冷卻儀器方面團隊付出了相當大的努力。

上週完成降溫後,MIRI也已經通過儀器的健康檢查,接著便是試拍及儀器校正,正式的首張照片可望在今年夏天到來。

 

資料來源:JPL, Engadget

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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