O Mid-Infrared Instrument (MIRI) no Telescópio Espacial James Webb da NASA agora é resfriado por um resfriador de hélio gasoso a menos de 7 Kelvin. Com o cooler em seu estado final, a equipe Webb está operando o instrumento MIRI esta semana como parte da sétima e última etapa do alinhamento do telescópio. Quando o instrumento está operando, os detectores e a eletrônica produzem calor, que é balanceado pelo criorefrigerador para manter o MIRI em uma temperatura de operação estável e muito fria. Os instrumentos de infravermelho próximo também aquecem durante as operações e precisam dissipar calor, embora para esses instrumentos isso seja feito com resfriamento passivo; o calor dos detectores e eletrônicos é irradiado para o espaço profundo.
Agora que os instrumentos estão em suas temperaturas operacionais, os espelhos do telescópio também continuarão esfriando até suas temperaturas finais, mas ainda não chegaram lá. Os segmentos do espelho primário e o espelho secundário são feitos de berílio (revestido com ouro). Em temperaturas criogênicas, o berílio tem uma constante de tempo térmica longa, o que significa que leva muito tempo para esfriar ou aquecer. Os segmentos do espelho primário ainda estão esfriando, muito lentamente.

O espelho secundário, pendurado na extremidade de sua estrutura de suporte longe de qualquer fonte de calor, é o espelho mais frio, atualmente em 29,4 Kelvin. Os 18 segmentos do espelho primário variam em temperatura de 34,4 Kelvin a 54,5 Kelvin. Uma vantagem dos espelhos de berílio é que eles não mudam de forma com a temperatura da mesma forma que os espelhos de vidro a essas temperaturas, então a faixa de temperatura não afeta o processo de alinhamento do telescópio.

Atualmente, quatro dos 18 segmentos espelhados estão acima de 50 Kelvin:em 52,6, 54,2, 54,4 e 54,5. Esses quatro segmentos de espelho emitem alguma luz infravermelha média que atinge os detectores MIRI. Como todas as temperaturas dos espelhos estão agora abaixo de 55 Kelvin, espera-se que o MIRI seja sensível o suficiente para realizar sua ciência planejada, mas qualquer resfriamento adicional desses espelhos apenas melhorará seu desempenho. A equipe do Webb espera ver os espelhos esfriarem em 0,5 a 2 Kelvin adicionais.

Quando apontamos o telescópio para um alvo astronômico, o telescópio e a proteção solar se movem juntos. O ângulo que o protetor solar apresenta ao Sol é chamado de "atitude" apontada. A pequena quantidade de calor residual que atravessa a proteção solar de cinco camadas até o espelho primário depende dessa atitude e, como as temperaturas do segmento do espelho mudam muito lentamente, suas temperaturas dependem da atitude média ao longo de vários dias.

Durante o comissionamento, o Webb atualmente passa a maior parte do tempo apontado para os pólos da eclíptica, o que é uma atitude relativamente quente. Durante as operações científicas, a partir deste verão, o telescópio terá uma distribuição muito mais uniforme de apontamentos no céu. Espera-se que a entrada térmica média para os segmentos de espelho mais quentes diminua um pouco e os espelhos esfriem um pouco mais.

Mais tarde no comissionamento, planejamos testar a dependência térmica dos espelhos na atitude. Vamos apontar Webb para uma atitude quente por vários dias e apontar Webb para uma atitude fria por vários dias, em um processo chamado de giro térmico. Isso nos informará quanto tempo leva para os espelhos esfriarem ou aquecerem quando o observatório estiver nessas posições por um determinado período de tempo.

O Webb está em sua temperatura final? A resposta é:quase!