韋伯太空望遠鏡已降至更低的工作溫度
4月13日美國太空總署宣佈,韋伯太空望遠鏡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12月25日發射以來,韋伯太空望遠鏡一直在逐漸冷卻,今年年初,它的五層遮陽板部署完畢後,被動式冷卻降溫效果非常良好,降到大約攝氏零下183度,但是這樣的溫度還不夠低,要再比這個溫度更低就要動用主動式降溫系統,將超低溫的氦在儀器中循環以達到目標降溫,這個過程將使環境溫度降至攝氏零下258度,但即使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個程序最終才達成,它的最終溫度為攝氏零下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,是因為韋伯太空望遠鏡上的四種儀器都會接收到紅外線,其中的三種儀器單靠遮陽板的被動式降溫便已經可達成工作溫度,而最難搞的中紅外線儀器(Mid-Infrared Instrument,簡稱 MIRI)需要比攝氏零下266度還要低的溫度才能開始工作,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,中紅外線儀器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。
【圖:美國太空總署;文:節錄自台北市立天文科學教育館網頁】