JWST 將感應器降溫到了 -266 攝氏度

在 James Webb 太空望遠鏡（JWST）進行鏡片對正的過程中，其紅外線攝影機也在持續地降溫，並且在上週達到了工作溫度。這當中要求溫度最低的是中紅外線儀器（Mid-Infrared Instrument，MIRI），需要 -266 攝氏度，或是僅比絕對零度高 6.4 度的超低溫。

JWST 首先是利用其網球場大小的「遮陽板」，隔絕來自太陽和地球的紅外線熱源，光是這樣就能將背光面的溫度降至 -183 攝氏度（90K）。不過要比這個再更低，就要靠電力推動的主動式降溫裝置，將超低溫的氦氣在 MIRI 儀器中循環，進一步降到約 -258 攝氏度（15K）。但由 -258 攝氏度到 -266 攝氏度的這最後一階段，光靠循環氦氣是行不通的，而是要另外利用閥門來限制氦氣的流動。當被限制的氦氣在另一端被釋放壓力時，它會瞬間膨脹並降低壓力，來到更冷的溫度。這個閥門的操作需要多個組件在極低溫下快速且準確地依序作動，是所有的儀器準備工作中，最麻煩的一個項目。

上週完成的就是這個程序，一旦溫度降到 -266 攝氏度後，MIRI 不需要太多的能量，就能維持運作的低溫，而另三個儀器則是光靠遮陽板的被動降溫便已足夠。之所以紅外線感測儀器對於熱量這麼敏感的原因，主要有兩個。一個是 Webb 自身的電子和光學零件，其實在運作中都會微微發熱，如果不將這熱量移除的話，就會干擾到儀器的準確性；而另一個原因則是為了壓制所謂的「暗電流」—— 這是感光器自身的原子發生了隨機的震動，產生出與被光子擊中類似的信號，形成畫面中的「雜訊」。降低溫度便能減少原子的震動，也就能抑制暗電流的數量了。

在上週完成降溫後，MIRI 已經通過了所有的儀器健康檢查，接下來就是要拍攝一些天文學家熟知的星體，進行儀器的校正和功能確認。首張正式的照片依然是預計今年夏天到來。