韦伯望远镜最冷的仪器达到工作温度

在这幅插图中，美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜上的多层遮阳板在天文台的蜂窝镜下方延伸。遮阳板是冷却韦伯红外仪器的第一步，但中红外仪器 (MIRI) 需要额外的帮助才能达到其工作温度。

致谢：NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez

美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜将看到大爆炸后形成的第一批星系，但要做到这一点，它的仪器首先需要变冷——真的很冷。4 月 7 日，韦伯的中红外仪器 (MIRI)——由 NASA 和 ESA（欧洲航天局）联合开发——达到了低于 7 开尔文（负 447 华氏度，或负 266 摄氏度）的最终工作温度。

与韦伯的其他三种仪器一起，MIRI 最初在韦伯网球场大小的遮阳罩的阴影下降温，降至约 90 开尔文（负 298 F，或负 183 C）。但降至 7 开尔文以下需要电动低温冷却器。上周，该团队通过了一个特别具有挑战性的里程碑，称为“夹点”，当仪器从 15 开尔文（负 433 F，或负 258 C）到 6.4 开尔文（负 448 F，或负 267 C）时。

“MIRI 冷却器团队在开发夹点程序方面投入了大量努力，”美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室的 MIRI 项目经理 Analyn Schneider 说。“进入关键活动的团队既兴奋又紧张。到最后是教科书式的执行程序，更酷的表现甚至比预期的还要好。”

低温是必要的，因为韦伯的所有四种仪器都能检测到红外光——波长略长于人眼可以看到的波长。遥远的星系、隐藏在尘埃茧中的恒星以及太阳系外的行星都会发出红外光。但其他温暖的物体也是如此，包括韦伯自己的电子和光学硬件。冷却四个仪器的探测器和周围的硬件可以抑制这些红外辐射。MIRI 检测到比其他三种仪器更长的红外波长，这意味着它需要更冷。

韦伯探测器需要低温的另一个原因是抑制称为暗电流的东西，或由探测器本身的原子振动产生的电流。暗电流模仿探测器中的真实信号，给人一种错误的印象，即它们已被外部光源的光击中。这些虚假信号可能会淹没天文学家想要找到的真实信号。由于温度是检测器中原子振动速度的量度，因此降低温度意味着更少的振动，进而意味着更少的暗电流。

MIRI 检测更长红外波长的能力也使其对暗电流更敏感，因此它需要比其他仪器更冷才能完全消除这种影响。仪器温度每升高一度，暗电流就会升高约 10 倍。

一旦 MIRI 达到寒冷的 6.4 开尔文，科学家们开始进行一系列检查，以确保探测器按预期运行。就像医生寻找任何疾病迹象一样，MIRI 团队查看描述仪器健康状况的数据，然后向仪器发出一系列命令，以查看它是否能够正确执行任务。这一里程碑是除 JPL 之外多个机构的科学家和工程师的工作成果，包括建造低温冷却器的诺斯罗普·格鲁曼公司和负责监督 MIRI 和冷却器与天文台其余部分集成的美国宇航局戈达德太空飞行中心.

JPL 的 MIRI 项目科学家 Mike Ressler 说：“在那一刻，我们花了数年时间练习，运行我们在 MIRI 上所做的命令和检查。” “这有点像电影剧本：我们应该做的一切都被写下来并排练。当测试数据滚滚而来时，我欣喜若狂地看到它看起来完全符合预期，并且我们拥有一台健康的仪器。”

在 MIRI 开始其科学任务之前，该团队还必须面对更多挑战。现在仪器处于工作温度，团队成员将拍摄恒星和其他可用于校准的已知物体的测试图像，并检查仪器的操作和功能。该团队将在校准其他三台仪器的同时进行这些准备工作，并在今年夏天提供韦伯的第一张科学图像。

位于苏格兰爱丁堡的英国天文技术中心 (ATC) 的 MIRI 仪器科学家 Alistair Glasse 说：“我非常自豪能成为这群来自欧洲和美国的积极进取、热情洋溢的科学家和工程师的一员。” “这段时间是我们的‘火刑考验’，但我已经很清楚，我们在过去几年中建立起来的个人纽带和相互尊重将让我们度过接下来的几个月，为全球天文学界。”