Het Mid-Infrared Instrument (MIRI) op NASA's James Webb Space Telescope wordt nu gekoeld door een gasvormige helium cryokoeler tot onder de 7 Kelvin. Nu de koeler in zijn definitieve staat is, bedient het Webb-team deze week het MIRI-instrument als onderdeel van de zevende en laatste fase van de uitlijning van de telescoop. Wanneer het instrument in werking is, produceren de detectoren en elektronica warmte, die wordt gecompenseerd door de cryokoeler om MIRI op een stabiele en zeer koude bedrijfstemperatuur te houden. Ook de nabij-infrarood instrumenten warmen op tijdens operaties en moeten warmte afvoeren, al gebeurt dit bij deze instrumenten met passieve koeling; de warmte van de detectoren en elektronica wordt uitgestraald naar de verre ruimte.

Nu de instrumenten op bedrijfstemperatuur zijn, zullen ook de telescoopspiegels verder afkoelen tot hun eindtemperatuur, maar ze zijn er nog niet helemaal. De hoofdspiegelsegmenten en de secundaire spiegel zijn gemaakt van beryllium (gecoat met goud). Bij cryogene temperaturen heeft beryllium een ​​lange thermische tijdconstante, waardoor het lang duurt om af te koelen of op te warmen. De primaire spiegelsegmenten koelen nog steeds heel langzaam af.

De secundaire spiegel, die aan het uiteinde van zijn draagstructuur ver van alle warmtebronnen hangt, is de koudste spiegel, momenteel 29,4 Kelvin. De 18 primaire spiegelsegmenten variëren in temperatuur van 34,4 Kelvin tot 54,5 Kelvin. Een voordeel van berylliumspiegels is dat ze niet van vorm veranderen met de temperatuur zoals glazen spiegels dat zouden doen bij deze temperaturen, dus het temperatuurbereik heeft geen invloed op het uitlijningsproces van de telescoop.

Momenteel zijn vier van de 18 spiegelsegmenten boven de 50 Kelvin:op 52,6, 54,2, 54,4 en 54,5. Deze vier spiegelsegmenten zenden wat mid-infrarood licht uit dat de MIRI-detectoren bereikt. Aangezien alle spiegeltemperaturen nu onder 55 Kelvin liggen, wordt verwacht dat MIRI gevoelig genoeg zal zijn om zijn geplande wetenschap uit te voeren, maar elke extra koeling van deze spiegels zal de prestaties alleen maar verbeteren. Het Webb-team hoopt de spiegels met 0,5 tot 2 Kelvin extra af te koelen.

Wanneer we de telescoop op een astronomisch doel richten, bewegen de telescoop en het zonnescherm samen. De hoek die het zonnescherm naar de zon presenteert, wordt de wijzende 'houding' genoemd. De kleine hoeveelheid restwarmte die zich een weg baant door de vijflaagse zonnekap naar de hoofdspiegel hangt af van deze houding, en aangezien de temperatuur van het spiegelsegment zeer langzaam verandert, hangt hun temperatuur af van de houding die over meerdere dagen wordt gemiddeld.

Tijdens de inbedrijfstelling besteedt Webb momenteel het grootste deel van zijn tijd aan het wijzen op de eclipticapolen, wat een relatief hete houding is. Tijdens wetenschappelijke operaties, die deze zomer beginnen, zal de telescoop een veel gelijkmatiger verdeling van de punten over de hemel hebben. De gemiddelde thermische input naar de warmste spiegelsegmenten zal naar verwachting iets dalen en de spiegels zullen iets meer afkoelen.

Later bij de inbedrijfstelling zijn we van plan om de thermische afhankelijkheid van de spiegels van de houding te testen. We zullen Webb meerdere dagen op een warme houding wijzen en Webb gedurende meerdere dagen op een koude houding, in een proces dat de thermische slew wordt genoemd. Dit zal ons informeren hoe lang het duurt voordat de spiegels afkoelen of opwarmen wanneer het observatorium zich gedurende een bepaalde tijd op deze posities bevindt.

Is Webb op zijn eindtemperatuur? Het antwoord is:bijna!