科学探索|NASA正努力让詹姆斯·韦伯太空望远镜达成-266℃的极低工作温度 NASA正努力让詹姆斯·韦伯太空

美国宇航局（NASA）的詹姆斯·韦伯太空望远镜，配备了有望看到“大爆炸”发生后形成的首个星系。但在开展这项任务之前，研究团队需要先将机载仪器降温到极低的 7 开尔文（即 -266 ℃ / -447 ℃）。如下图所示，该望远镜在蜂窝镜组下方延伸出了多层遮阳板，但这只是冷却仪器只工作温度前的第一步。

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（图自：NASA GSFC / CIL / Adriana Manrique Gutierrez）
在通过遮阳板降至 90 开尔文（-183 摄氏度 / -298 华氏度）之后，詹姆斯·韦伯太空望远镜的中红外仪器（MIRI）还需要调用电动低温冷却器来进一步降温。
上周，研究团队达成了一个极具挑战性的里程碑 —— 从 15 开尔文（-258℃ / -433℉）到 6.4 开尔文（-267℃ / -448℉），让仪器降温至所谓的“夹点”（pinch point）。
位于南加州的 NASA 喷气动力实验室的 MIRI 项目经理 Analyn Schneider 表示：“我们为此倾注了大量的心力，转入关键活动的詹姆斯·韦伯太空望远镜让大家感到既兴奋又紧张。设备执行了教科书式的降温程序，且实际表现甚至高于预期” 。

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MIRI 光束路径演示（图自：ESA / ATG 媒体实验室）
SCI Tech Daily 指出，之所以要达成如此低的工作温度，是因为詹姆斯·韦伯太空望远镜的所有四种仪器都能够检测红外光 —— 略长于人眼的可见光波长。
通过红外波段，天文学家们可观测到遥远星系、隐藏在尘埃中的恒星、太阳系外的行星，但其它温暖的物体本身也有红外辐射（包括望远镜自己的电子 / 光学硬件）。
冷却四套仪器的探测器和周围硬件，有助于抑制这部分红外辐射（减少干扰）。而 MIRI 检测的红外波长比另外三款仪器都更长，这意味着它需要降到更低的工作温度。

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【科学探索|NASA正努力让詹姆斯·韦伯太空望远镜达成-266℃的极低工作温度】NASA 在戈达德航天中心的热真空室中检测过詹姆斯·韦伯太空望远镜的 MIRI 隔热罩
其次，太空望远镜中的探测器，需要低温来抑制所谓的“暗电流”（dark current）、或由探测器本身的原子振动而产生的电流。
据悉，暗电流类似于探测器中的真实的信号，但这其实属于一种误差、产生其已被外部光源所照射到的错误印象。对于想要在浩瀚数据中捞出真实信号的天文学家们来说，这点显然是难以接受的。
仪器温度每升高一度，暗电流就会升高 10 倍左右。不过只要温度降得足够低，探测器中原子振动产生的暗电流也会越少。
最后，一旦 MIRI 达到极低的 6.4 开尔文工作温度，科学家们就会开始执行一系列检查，以确保仪器能够如预期般运行。