Mid-Infrared Instrument (MIRI) på NASA:s James Webb rymdteleskop kyls nu av en gasformig heliumkryokylare till under 7 Kelvin. Med kylaren i sitt slutliga tillstånd använder Webb-teamet MIRI-instrumentet denna vecka som en del av det sjunde och sista steget av teleskopinriktningen. När instrumentet är i drift producerar detektorerna och elektroniken värme, som balanseras av kryokylaren för att hålla MIRI vid en stabil och mycket kall driftstemperatur. De nära-infraröda instrumenten värms också upp under operationer och måste avleda värme, även om detta för dessa instrument görs med passiv kylning; värmen från detektorerna och elektroniken strålar ut i rymden.

Nu när instrumenten är i drifttemperaturer kommer även teleskopspeglarna att fortsätta kylas ner till sina slutliga temperaturer, men de är inte riktigt där än. De primära spegelsegmenten och den sekundära spegeln är gjorda av beryllium (belagd med guld). Vid kryogena temperaturer har beryllium en lång termisk tidskonstant, vilket gör att det tar lång tid att svalna eller att värmas upp. De primära spegelsegmenten svalnar fortfarande, mycket långsamt.

Den sekundära spegeln, som hänger ut i änden av sin stödstruktur långt från alla värmekällor, är den kallaste spegeln, för närvarande på 29,4 Kelvin. De 18 primära spegelsegmenten varierar i temperatur från 34,4 Kelvin till 54,5 Kelvin. En fördel med berylliumspeglar är att de inte ändrar form med temperaturen på samma sätt som glasspeglar skulle göra vid dessa temperaturer, så temperaturområdet påverkar inte inriktningsprocessen för teleskopet.

För närvarande är fyra av de 18 spegelsegmenten över 50 Kelvin:vid 52,6, 54,2, 54,4 och 54,5. Dessa fyra spegelsegment avger en del mellaninfrarött ljus som når MIRI-detektorerna. Eftersom alla spegeltemperaturer nu är under 55 Kelvin, förväntas det att MIRI kommer att vara tillräckligt känsligt för att utföra sin planerade vetenskap, men eventuell ytterligare kylning av dessa speglar kommer bara att förbättra dess prestanda. Webb-teamet hoppas kunna se speglarna svalna med ytterligare 0,5 till 2 Kelvin.

När vi riktar teleskopet mot ett astronomiskt mål rör sig teleskopet och solskölden tillsammans. Vinkeln som solskölden uppvisar mot solen kallas den pekande "attityden". Den lilla mängden restvärme som tar sig igenom den femskiktiga solskärmen till den primära spegeln beror på denna attityd, och eftersom spegelsegmentets temperaturer ändras mycket långsamt, beror deras temperaturer på attityden i genomsnitt över flera dagar.

Under driftsättningen tillbringar Webb för närvarande det mesta av sin tid riktad mot ekliptiska poler, vilket är en jämförelsevis het attityd. Under vetenskapsoperationer, från och med i sommar, kommer teleskopet att ha en mycket jämnare fördelning av pekar över himlen. Den genomsnittliga termiska ingången till de varmaste spegelsegmenten förväntas gå ner något, och speglarna kommer att svalna lite mer.

Senare i driftsättningen planerar vi att testa speglarnas termiska beroende av attityden. Vi kommer att peka Webb på en varm attityd i flera dagar, och peka Webb på en kall attityd i flera dagar, i en process som kallas termisk svängning. Detta kommer att informera oss om hur lång tid det tar för speglarna att svalna eller värmas upp när observatoriet är på dessa positioner under en viss tid.

Har Webb sin sluttemperatur? Svaret är:nästan!