Il Mid-Infrared Instrument (MIRI) del telescopio spaziale James Webb della NASA è ora raffreddato da un criorefrigeratore a elio gassoso a meno di 7 Kelvin. Con il dispositivo di raffreddamento nel suo stato finale, il team Webb sta utilizzando lo strumento MIRI questa settimana come parte della settima e ultima fase dell'allineamento del telescopio. Quando lo strumento è in funzione, i rivelatori e l'elettronica producono calore, che viene bilanciato dal criorefrigeratore per mantenere il MIRI a una temperatura di esercizio stabile e molto fredda. Anche gli strumenti nel vicino infrarosso si riscaldano durante le operazioni e devono dissipare il calore, sebbene per questi strumenti ciò avvenga con il raffreddamento passivo; il calore dei rivelatori e dell'elettronica viene irradiato nello spazio profondo.

Ora che gli strumenti sono alle loro temperature operative, anche gli specchi del telescopio continueranno a raffreddarsi fino alle loro temperature finali, ma non sono ancora arrivati. I segmenti dello specchio primario e lo specchio secondario sono realizzati in berillio (rivestito d'oro). A temperature criogeniche, il berillio ha una lunga costante di tempo termica, il che significa che impiega molto tempo per raffreddarsi o riscaldarsi. I segmenti dello specchio primario si stanno ancora raffreddando, molto lentamente.

Lo specchio secondario, che pende dall'estremità della sua struttura di supporto molto lontano da qualsiasi fonte di calore, è lo specchio più freddo, attualmente a 29,4 Kelvin. I 18 segmenti dello specchio primario hanno una temperatura compresa tra 34,4 Kelvin e 54,5 Kelvin. Un vantaggio degli specchi al berillio è che non cambiano forma con la temperatura come farebbero gli specchi di vetro a queste temperature, quindi l'intervallo di temperatura non influisce sul processo di allineamento del telescopio.

Attualmente, quattro dei 18 segmenti speculari sono superiori a 50 Kelvin:a 52,6, 54,2, 54,4 e 54,5. Questi quattro segmenti speculari emettono luce nel medio infrarosso che raggiunge i rivelatori MIRI. Poiché tutte le temperature degli specchi sono ora inferiori a 55 Kelvin, si prevede che MIRI sarà sufficientemente sensibile per svolgere la sua scienza pianificata, ma qualsiasi ulteriore raffreddamento di questi specchi non farà che migliorare le sue prestazioni. Il team di Webb spera di vedere gli specchi raffreddati da 0,5 a 2 Kelvin aggiuntivi.

Quando puntiamo il telescopio verso un obiettivo astronomico, il telescopio e il parasole si muovono insieme. L'angolo che il parasole presenta al Sole è chiamato "atteggiamento" di puntamento. La piccola quantità di calore residuo che si fa strada attraverso il parasole a cinque strati fino allo specchio primario dipende da questo atteggiamento e poiché le temperature del segmento dello specchio cambiano molto lentamente, le loro temperature dipendono dall'atteggiamento mediato su più giorni.

Durante la messa in servizio, Webb sta attualmente trascorrendo la maggior parte del suo tempo puntato ai poli dell'eclittica, il che è un atteggiamento relativamente caldo. Durante le operazioni scientifiche, a partire da questa estate, il telescopio avrà una distribuzione molto più uniforme dei puntamenti nel cielo. Si prevede che l'apporto termico medio ai segmenti dello specchio più caldi diminuirà leggermente e gli specchi si raffredderanno un po' di più.

Più avanti nella messa in servizio, prevediamo di testare la dipendenza termica degli specchi dall'assetto. Indicheremo Webb in un atteggiamento caldo per diversi giorni e indicheremo Webb in un atteggiamento freddo per diversi giorni, in un processo chiamato oscillazione termica. Questo ci indicherà quanto tempo impiegano gli specchi a raffreddarsi o riscaldarsi quando l'osservatorio si trova in queste posizioni per un determinato periodo di tempo.

Webb è alla sua temperatura finale? La risposta è:quasi!