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MIRI（中赤外線観測装置）は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡に搭載されている装置です。[1] MIRIは、5～28ミクロンの中赤外線から遠赤外線を観測するカメラと分光器です。[1]また、太陽系外惑星を観測するためのコロナグラフも搭載されています。[2]ウェッブ宇宙望遠鏡の他のほとんどの装置は近赤外線からオレンジ色の可視光まで観測できますが、MIRIはより長い波長の光を観測できます。[1]
MIRIはこれらの波長で観測を行うためにヒ素を添加したシリコンアレイを使用している。[1]撮像装置は広視野角用に設計されているが、分光器の視野は狭い。[1]より長い波長を観測するため、他の機器よりも低温にする必要があり（赤外線天文学を参照）、追加の冷却システムを備えている。[1] MIRIの冷却システムには、パルス管予冷器とジュール・トムソンループ熱交換器が含まれている。[1]これにより、宇宙での運用中にMIRIを7ケルビンの温度まで冷却することができた。[1]
MIRIはMIRIコンソーシアムによって建造された。MIRIコンソーシアムは、10の異なるヨーロッパ諸国（イギリス、フランス、ベルギー、オランダ、ドイツ、スペイン、スイス、スウェーデン、デンマーク、アイルランド）の科学者とエンジニアで構成されるグループであり、イギリスがヨーロッパのコンソーシアムを率いており[3] 、カリフォルニアのジェット推進研究所のチームといくつかの米国の機関の科学者も参加している[4] 。
概要
分光器は4.6〜28.6ミクロンの波長を観測でき、それぞれに格子と画像スライサーを備えた4つの独立したチャンネルを備えています。[2]分光器の視野は3.5×3.5秒角です。[2]
分光器は、スリットの有無にかかわらず低解像度分光法（LRS）と積分フィールドユニット（IFU）を使用した中解像度分光法（MRS）が可能です。つまり、IFUを使用したMRSは画像キューブを作成します。他のIFUと同様に、これは各ピクセルのスペクトルを持つ画像に例えることができます。[5]
イメージャーのプレートスケールは0.11 秒角/ピクセルで、視野は 74 x 113 秒角です。[6]開発当初、視野は 79 x 102 秒角 (1.3 x 1.7分角) になる予定でした。[2]イメージング チャネルには 10 個のフィルターがあり、検出器はヒ素添加シリコン ( Si : As ) で作られています。[1]検出器 (イメージャー用に 1 つ、分光計用に 2 つ) はそれぞれ 1024 x 1024 ピクセルの解像度を持ち、焦点面モジュール (FPM) と呼ばれます。[7]
2013年から2014年1月にかけて、MIRIは統合科学機器モジュール（ISIM）に統合されました。[8] MIRIは2010年代にISIMの一部としてCryo Vac 1およびCryo Vac 2テストに合格しました。[8] MIRIは国際コンソーシアムによって開発されました。[8]
MIRIは炭素繊維とプラスチックの六脚構造によってISIMに取り付けられており、宇宙船に取り付けるだけでなく、熱的に分離するのにも役立ちます。[1]（炭素繊維強化プラスチックも参照）
部品概要: [9]
- 分光計光学系
- 分光計主光学系（SMO）[7]
- 分光計前光学系（SPO）[7]
- 焦点面アレイ
- 入力光学校正モジュール（IOC）[7]
- ピックオフミラー[7]
- イメージャーの校正源[7]
- 汚染制御カバー（CCC）[7]
- CFRP ヘキサポッド
- イメージャー
- 画像スライサー
- デッキ
MIRIの大部分はISIM本体構造内に配置されているが、クライオクーラーは宇宙船バス内にあるISIMの領域3にある。[10]
MIRIの画像モジュールには、5～12μmの光波長でロングスリット分光法とスリットレス分光法を実行できる低解像度分光計も含まれています。 [11] LRSは、分光分散を引き起こすためにGe（ゲルマニウム）とZnS（硫化亜鉛）プリズムを使用します。 [11]
試運転は次の日付で完了します:
- イメージング、2022年6月17日
- 低解像度分光法、2022年6月24日
- 中分解能分光法、2022年6月24日
- コロナグラフ画像、2022年6月29日
クライオクーラー
JWST 内で中赤外線観測を可能にするため、MIRI 装置には追加の冷却システムが搭載されています。これは、ほとんどの冷蔵庫やエアコンとほぼ同じように機能します。液体は暖かい部分で低温に下げられ、冷たい部分に送り返されて熱を吸収し、その後、凝縮器に戻ります。熱源の 1 つは宇宙船の余熱ですが、もう 1 つは宇宙船自体の電子機器です。電子機器の一部は、観測データを処理する実際の機器の近くにあります。電子機器のほとんどは、はるかに暖かい宇宙船バスにありますが、一部の電子機器はさらに近くに配置する必要があったため、発生する熱を減らすために多大な努力が払われました。電子機器が冷たい側で発生する熱を減らすことで、除去する必要のある熱が少なくなります。
この場合、JWSTの極低温冷却器は宇宙船バス内に設置されており、MIRI機器まで冷却する冷却ラインが設けられています。極低温冷却器には宇宙船バス上に放熱器が付いており、集めた熱を放出します。[12]この場合、冷却システムは冷媒としてヘリウムガスを使用します。
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のクライオクーラーは、もともとTRW ACTDPクライオクーラーをベースにしている。[12]しかし、JWSTはより高い熱負荷に対応できるバージョンを開発しなければならなかった。[13]これには、さらに強力なクーラーを冷却する多段パルスチューブ冷凍機が搭載されている。 [12]これは、JTループに電力を供給する直線運動のオックスフォード式コンプレッサーである。[13]その目標は、MIRI装置を6ケルビン（−448.87 °F、または−267.15 °C）まで冷却することである。[12] ISIMは約40 K（サンシールドのため）にあり、それを超えると温度は20 Kになる専用のMIRI放射線シールドがある。[12] JTループはジュール・トムソンループ熱交換器である。[1]
フィルター
MIRIイメージングでは観測に10種類のフィルターが利用可能である。[14]
- F560W - ブロードバンドイメージング
- F770W - PAH、ブロードバンドイメージング
- F1000W - ケイ酸塩、広帯域イメージング
- F1130W - PAH、広帯域イメージング
- F1280W - ブロードバンドイメージング
- F1500W - ブロードバンドイメージング
- F1800W - ケイ酸塩、広帯域イメージング
- F2100W - ブロードバンドイメージング
- F2550W - ブロードバンドイメージング
- F2550WR - 冗長フィルタ、リスク低減
- FND - 明るいターゲットの捕捉用
- 不透明 - 暗い
MIRIコロナグラフ画像には観測に使用できる4つのフィルターがある。[14]
- F1065C - アンモニアやケイ酸塩に有効
- F1140C
- F1550C
- F2300C
低解像度分光計（LRS）は、硫化亜鉛/ゲルマニウム（ZnS/Ge）の二重プリズムを使用しています。スリットマスクには、4.5μm未満の波長の光を遮断するフィルターが付いています。LRSは5～14μmをカバーします。[14]
中分解能分光計（MRS）には、同時に観測される4つのチャンネルがあります。ただし、各チャンネルはさらに3つの異なるスペクトル設定（短、中、長と呼ばれる）に分割されます。1回の観測で、MIRIはこれら3つの設定のうち1つしか観測できません。スペクトル全体を観測することを目的とした観測では、個々の設定で3回の観測を実行する必要があります。MRSは4.9〜27.9μmをカバーします。[14]
図
-
MIRIとその冷却装置の図。位置に関連したさまざまなシステム間の接続を示しています。
領域3はJWSTの宇宙船バス内にあります。 -
クライオクーラーなしの MIRI 機器の色分けとラベル付けされた図 -
ISIM を強調した図。機器から熱シールドの反対側にある宇宙船バス内の MIRI クライオクーラー (ISIM 領域 3 のカラー コードは青) の位置を示しています。
参照
- スピッツァー宇宙望遠鏡（NASA が 2003 年に打ち上げた中赤外線宇宙望遠鏡。2009 年に冷却剤の供給が枯渇したため、赤外線の深部まで観測できなくなった）
- 広域赤外線探査衛星（赤外線探査望遠鏡）
- 最大の赤外線望遠鏡のリスト（同様の波長用に設計された宇宙観測所の例を含む）
- 木星赤外線オーロラマッパー（木星探査機ジュノー搭載の赤外線イメージング分光計）
- 赤外線アレイカメラ（スピッツァー近赤外線カメラ）
参考文献
- ^ abcdefghijk 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡」 。 2016年12月5日閲覧。
- ^ abcd 「MIRI - JWSTの中赤外線観測装置」。2016年12月5日閲覧。
- ^ “JWST-MIRI”.イルフ、宇宙の基本法則を研究する研究所。2023-03-07に取得。
- ^ 「Mid-Infrared Instrument (MIRI) Instrument Webb/NASA」webb.nasa.gov . 2023年3月7日閲覧。
- ^ ライト、ジリアン S.;リーケ、ジョージ H.グラッセ、アリステア。レスラー、マイケル。ガルシア・マリン、マカレナ。アギラール、ジョナサン。アルバーツ、ステイシー。アルバレス＝マルケス、ハビエル。アルギリオウ、イオアニス。バンクス、キンバリー。ボードズ、ピエール。アンソニー・ボッカレッティ。ブーシェ、パトリス。ボウマン、ジェローン。ブランドル、バーナード R. (2023-04-01)。 「JWST用中間赤外測定器とその飛行性能」（PDF）。太平洋天文学会の出版物。135 (1046): 048003。ビブコード:2023PASP..135d8003W。doi : 10.1088/1538-3873/acbe66 . ISSN 0004-6280. S2CID 258460534.
- ^ ブーシェ、パトリス;ガルシア＝マリン、マカレナ。ラゲージ、P.-O.アミオー、ジェローム。オーゲール、J.-L.バウエンス、エヴァ。ブロマート、JADL;チェン、CH;デトレ、Ö. H.;ディケン、ダン。デュブレイユ、D.ガルデマール博士;ガストー、R.グラッセ、A.ゴードン、ケンタッキー州。グノー、F.ギラード、フィリップ。ジュスタノン、K.クラウス、オリバー。ルブフ、ディディエ。ロンヴァル、ユイン。マーティン、ローラント。メイジー、エマニュエル。モロー、ヴィンセント。オロフソン、ゴーラン。レイ、TP;リース、J.-M.レノット、エティエンヌ。メイン州レスラー。他。 （2015年）。 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の中赤外線装置、 III : MIRIM、MIRIイメージャー」。太平洋天文学協会刊行物。127 (953): 612–622。arXiv : 1508.02488。Bibcode :2015PASP..127 ..612B. doi :10.1086/682254. S2CID119287719 .
- ^ abcdefg 「楽器」. 2021年12月29日のオリジナルからアーカイブ。2016 年12 月 5 日に取得。
- ^ abc 「MIRI - Mid Infrared Instrument」。2016年12月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年12月5日閲覧。
- ^ “MIRI for JWST”. 2022年4月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年12月5日閲覧。
- ^ NASA JWST 統合科学機器モジュール (ISIM、Wayback Machineで 2016 年 12 月 3 日にアーカイブ- 2016 年 12 月 12 日にアクセス]
- ^ ab 「ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の中赤外線観測装置IV：低解像度分光計」（PDF） 。 2022年11月12日閲覧。
- ^ abcde 「6K MIRI Cryocooler」。www2.jpl.nasa.gov 。 2017年1月21日閲覧。
- ^ ab 「6K MIRI Cryocooler」。www2.jpl.nasa.gov 。 2017年5月7日閲覧。
- ^ abcd 「MIRIフィルターとディスパーサー - JWSTユーザードキュメント」。jwst -docs.stsci.edu 。 2022年8月6日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、中間赤外線計測器 (MIRI)に関連するメディアがあります。
- ESA - MIRI - JWST の中間赤外線装置
- MIRI のコロナグラフに関するプレゼンテーション (.pdf)
- JWST 用中間赤外線装置 II: 設計と構築 - Wright 他 (ミリに関する長文論文)
- アリゾナ大学の MIRI 百科事典
- NASA - JWST クライオクーラー