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Kryokühler thermoakustischen Kühlung Webb



 
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Anmeldungsdatum: 09.01.2022
Beiträge: 129

BeitragVerfasst am: 08.05.2022, 00:08    Titel: Kryokühler thermoakustischen Kühlung Webb Antworten mit Zitat
In den ursprünglichen Webb-Entwürfen sollte die für MIRI benötigte ultrakalte Temperatur durch einen Dewar-Kolben bereitgestellt werden, der eine kryogene Substanz enthält: festen Wasserstoff. Die Wahl für ein gelagertes kryogenes System wurde aufgrund der Unausgereiftheit weltraumtauglicher aktiver Kryokühlsysteme getroffen, die zu diesem Zeitpunkt 6 K erreichen konnten. Die inzwischen berüchtigten Verzögerungen von Webb ermöglichten jedoch die Entwicklung der Kryokühler-Technologie, und angesichts der Gewichtseinsparungen, die ein aktiver Kryokühler bot, ganz zu schweigen von dem Potenzial, MIRI länger zu verwenden – das Instrument wäre nutzlos, sobald der feste Wasserstoff vollständig verdampft wäre – die Es wurde entschieden, das kryogene Dewar-Gefäß zu ersetzen.


Der Pulsrohr-Kühlprozess beruht auf Thermoakustik, um Wärme zu übertragen. In der Thermoakustik wird eine stehende Welle innerhalb eines Arbeitsgases (Helium im Fall von Webbs Kryokühler) in einem abgedichteten Rohr aufgebaut. Ein poröser Stöpsel, Regenerator oder Rekuperator genannt, befindet sich in der Röhre, in der Nähe eines der Knoten der stehenden Welle. Wenn das Arbeitsgas komprimiert und expandiert wird, baut sich ein Temperaturgradient über dem Regenerator auf. Das heiße Ende des Pulsrohrs strahlt Wärme über einen Kühlkörper in den Weltraum ab, während das kalte Ende dazu verwendet wird, Wärme von einem ebenfalls mit Helium gefüllten Wärmetauscher mit geschlossenem Kreislauf abzuführen. Das folgende Video zeigt eine hervorragende Demonstration des Prinzips der thermoakustischen Kühlung.


Link




MIRI’s sensor, a 1024×1024-pixel, arsenic-doped silicon sensor mounted in its focal plane module. The cryocooler will drive this sensor down to 6 K. Source: NASA/JPL

Das kälteste Instrument des Webb-Teleskops erreicht Betriebstemperatur
Die niedrige Temperatur ist notwendig, weil alle vier Instrumente von Webb erkennen Infrarotlicht – Wellenlängen, die etwas länger sind als die, die das menschliche Auge sehen kann. Entfernte Galaxien, in Staubkokons verborgene Sterne und Planeten außerhalb unseres Sonnensystems strahlen Infrarotlicht aus. Aber auch andere warme Objekte, einschließlich Webbs eigener Elektronik- und Optikhardware. Das Abkühlen der Detektoren der vier Instrumente und der umgebenden Hardware unterdrückt diese Infrarotemissionen. MIRI erkennt längere Infrarotwellenlängen als die anderen drei Instrumente, was bedeutet, dass es noch kälter sein muss .
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Diese datengesteuerte Infografik zeigt den aktuellen Status von Webb auf seiner Reise in die L2-Umlaufbahn, gefolgt von seinen Abkühl- und Inbetriebnahmeschritten, die zur Veröffentlichung seiner ersten wissenschaftlichen Bilder führen. Die Seite wird ständig aktualisiert, während Webb unterwegs ist, eingesetzt und auf Betriebstemperatur abgekühlt wird. Wenn Sie Probleme mit der Seite haben, halten Sie die STRG- oder CMD-Taste gedrückt und drücken Sie die Taste F5, wodurch die Seite neu geladen wird und alle Probleme behoben werden sollten. (cntl/cmd shift R funktioniert auch).
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