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MIRI , o Instrumento de Infrarrojo Medio , es un instrumento del Telescopio Espacial James Webb . [1] MIRI es una cámara y un espectrógrafo que observa radiación infrarroja de media a larga distancia de 5 a 28 micrones . [1] También cuenta con coronógrafos , especialmente para observar exoplanetas . [2] Mientras que la mayoría de los otros instrumentos de Webb pueden ver desde el inicio del infrarrojo cercano , o incluso tan corto como la luz visible naranja , MIRI puede ver luz de longitud de onda más larga. [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 longitudes de onda más largas, necesita ser 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 circuito Joule-Thomson . [1] Esto permitió que MIRI se enfriara a una temperatura de 7 kelvin durante las operaciones en el espacio. [1]
MIRI fue construido por el Consorcio MIRI, un grupo formado por científicos e ingenieros de 10 países europeos diferentes (Reino Unido, Francia, Bélgica, Países Bajos, Alemania, España, Suiza, Suecia, Dinamarca e Irlanda) con el Reino Unido a la cabeza. el consorcio europeo, [3] así como un equipo del Jet Propulsion Lab de California y científicos de varias instituciones estadounidenses. [4]
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 espectrógrafo es capaz de realizar espectroscopia de baja resolución (LRS) con o sin rendija, así como espectroscopia de resolución media (MRS) tomada con una unidad de campo integral (IFU). Esto significa que MRS con las IFU crea un cubo de imágenes. Al igual que otras instrucciones de uso, esto se puede comparar con una imagen que tiene un espectro para cada píxel. [5]
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. [6] Al principio del 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 (uno para el generador de imágenes y dos para el espectrómetro) tienen cada uno una resolución de 1024x1024 píxeles y se denominan módulos de plano focal o FPM. [7]
Durante 2013 y finalizando en enero de 2014, MIRI se integró en el Módulo de Instrumentos Científicos Integrados (ISIM). [8] MIRI pasó con éxito las pruebas Cryo Vac 1 y Cryo Vac 2 como parte de ISIM en la década de 2010. [8] MIRI fue desarrollado por un consorcio internacional. [8]
MIRI está unido al ISIM mediante una estructura hexápoda 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: [9]
La mayor parte de MIRI está ubicada en la estructura principal de ISIM, sin embargo, el crioenfriador está en la región 3 de ISIM, que se encuentra en el autobús de la nave espacial . [10]
El módulo de generación de imágenes de MIRI también incluye el espectrómetro de baja resolución que puede realizar espectroscopia de rendija larga y sin rendija de 5 a 12 μm de longitud de onda de luz. [11] El LRS utiliza prismas de Ge ( germanio ) y ZnS ( sulfuro de zinc ) para provocar la dispersión espectroscópica. [11]
La puesta en servicio se completa a partir de las siguientes fechas:
Para permitir observaciones en el infrarrojo medio dentro del JWST, el instrumento MIRI tiene un sistema de enfriamiento adicional. Funciona de manera más o menos similar a cómo funciona la mayoría de los refrigeradores o aires acondicionados: un fluido se lleva a una temperatura fría en la sección cálida y se envía de regreso a la sección fría donde absorbe calor y luego regresa al condensador. Una fuente de calor es el calor sobrante de la nave espacial, pero otra es la propia electrónica de la nave, 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, que es mucho más cálido, pero algunos de ellos necesitaban estar mucho más cerca, y se hicieron grandes esfuerzos para reducir el calor que producen. Al reducir la cantidad de calor que generan 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 crioenfriador tiene un radiador de calor en el autobús de la nave espacial para emitir el calor que recoge. [12] En este caso, el sistema de refrigeración utiliza gas helio como refrigerante .
El crioenfriador del telescopio espacial James Webb se basa originalmente en el crioenfriador TRW ACTDP. [12] Sin embargo, el JWST ha tenido que desarrollar una versión para manejar cargas térmicas más altas. [13] Tiene un refrigerador de tubo de pulso de múltiples etapas que enfría un refrigerador aún más potente. [12] Se trata de un compresor de movimiento lineal estilo Oxford que alimenta un bucle JT. [13] Su objetivo es enfriar el instrumento MIRI hasta 6 kelvin (-448,87 °F o -267,15 °C). [12] El ISIM está a aproximadamente 40 K (debido al parasol) y hay un escudo de radiación MIRI dedicado más allá del cual la temperatura es de 20 K. [12] El bucle JT es un intercambiador de calor de bucle Joule-Thomson . [1]
Las imágenes MIRI tienen 10 filtros disponibles para observaciones. [14]
Las imágenes coronagráficas MIRI tienen 4 filtros disponibles para las observaciones. [14]
El espectrómetro de baja resolución (LRS) utiliza un prisma doble de sulfuro de zinc/germanio (ZnS/Ge). La máscara de hendidura tiene un filtro que bloquea la luz con una longitud de onda inferior a 4,5 μm. LRS cubre de 5 a 14 μm. [14]
El espectrómetro de resolución media (MRS) tiene 4 canales que se observan simultáneamente. Sin embargo, cada canal se divide en 3 configuraciones espectrales diferentes (llamadas corta, media y larga). En una observación, MIRI sólo puede observar uno de esos tres entornos. Una observación que tenga como objetivo observar todo el espectro debe realizar 3 observaciones separadas de los entornos individuales. MRS cubre de 4,9 a 27,9 μm. [14]
