تلسکوپ فضایی جیمز وب در دمایی صدها درجه زیر صفر کار می‌کند. البته این فقط ناشی از سرمای عمق فضا نیست؛ بلکه کولر نصب شده روی این تلسکوپ هم مزید بر علت است.
تاکنون سردترین دمای ثبت شده روی زمین، ۸۹- درجه سانتی‌گراد بوده که سال ۱۹۸۳ در ایستگاه وستوک قاره جنوبگان به ثبت رسید. این حتی از سرمای زمستانی کوه اورست هم شدیدتر است؛ جایی که با دمای ۳۵- درجه سانتی‌گراد، اگر تجهیزات و آمادگی کافی نداشته باشید یخ می‌زنید. اما برای تلسکوپ فضایی جیمز وب، این اعداد و ارقام چیزی بیشتر از یک شوخی نیست!
جیمز وب در روز کریسمس سال ۲۰۲۱ راهی سفری به عمق فضا شد تا دورترین کهکشان‌ها و سیارات فراخورشیدی را تحت نظر بگیرد. برای این منظور، آینه‌ها و سایر تجهیزات اکتشافی تلسکوپ باید بی‌نهایت دقیق تنظیم شوند تا آشکارسازهای آن، سیگنال‌های حرارتی مادون قرمز را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل کنند. سرانجام، این داده‌ها پردازش و تبدیل به تصاویری می‌شوند که اخترشناسان روی زمین می‌بینند.
اما یک مشکل وجود دارد: اینکه تجهیزات سخت افزاری جیمز وب نیز خودشان انرژی حرارتی مادون قرمز تولید می‌کنند؛ پس بدون فرونشاندن این حرارت، هر داده جمع‌آوری شده‌ای بی‌فایده خواهد بود. از این رو، تلسکوپ فضایی جیمز وب به یک کولر برودتی الکتریکی تجهیز شده است که ابزار MIRI (دوربین مادون قرمز میانه) آن را خنک نگه می‌دارد: دمایی در حدود منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد!
کولر تلسکوپ فضایی جیمز وب
این دما، فقط چند درجه بالاتر از تهی‌ترین و سردترین نقاط فضاست. در چنین دمایی، دوربین MIRI و طیف‌سنج جیمز وب از دقت کافی برای چشم دوختن به کهکشان‌های دوردست، ستارگان جوان، دنباله‌دارهای کم‌سو و اجرام موجود در کمربند کایپر (کمربندی مملو از اجسام سنگی در ورای مدار نپتون) برخوردار خواهند بود.
فاصله ۱.۶ میلیون کیلومتری جیمز وب از زمین، به آن امکان گریختن از نور و حرارت خورشید را می‌دهد. از آن فاصله، این تلسکوپ می‌تواند روی سیارات جوانی متمرکز شود که پس از مه‌بانگ یا بیگ بنگ (۱۳.۵ میلیارد سال پیش) متولد شدند. البته هنوز به یک سپر حرارتی ۵ لایه به بزرگی زمین تنیس نیاز دارد.
هر لایه نقره‌ای، از دو طرف به یک وکیوم فشار می‌آورد که نقش عایق را ایفا می‌کند. این ساختار منعکس کننده، جلوی گرم شدن تجهیزات تلسکوپ را می‌گیرد. در واقع از کل انرژی خورشید، فقط یک بخش در میلیون به آن می‌رسد و دمای منفی ۲۳۸ درجه‌ای حاصل می‌شود.
اما همان‌طور که گفته شد، دوربین MIRI جیمز وب برای عملکرد صحیح، باید از این هم سردتر شود. حتی ارتعاش اتم‌ها در آشکارسازهای آن، ممنوع است. این جریان تاریک (dark current) در سطح اتمی، می‌تواند باعث بروز اشتباه در خواندن داده‌ها شود و سیگنال‌های واقعی رسیده از ستاره‌های دور را بپوشاند.
از آنجایی که MIRI در قیاس با سایر ابزارهای جیمز وب، طول موج‌های بلندتر مادون قرمز را دریافت می‌کند، جریان تاریک تاثیر مخرب‌تری روی آن دارد. در واقع با هر درجه افزایش دمای MIRI، جریان تاریک حدودا ۱۰ برابر می‌شود. بنابراین، کاهش دما برای کنترل جریان تاریک، الزامی است.
دانشمندان در حال بررسی کولر تلسکوپ جیمز وب
به همین دلیل بود که یک تیم کامل، روی طراحی کولر ویژه‌ای به بزرگی یک یخچال خانگی متمرکز شد. این سازه برودتی، گاز هلیم را به درون MIRI پمپاژ و حرارت را دفع می‌کند. ساختار این سیستم خنک کننده، مشابه سیستم‌های تهویه مطبوع خانگی است؛ اما از پروسه‌ای چهار مرحله‌ای و پیچیده‌تر برای کاهش افراطی دما استفاده می‌کند.
به هر حال در دمایی تا این اندازه پایین، تلسکوپ فضایی جیمز وب مشغول ثبت برخی از جذاب‌ترین تصاویر کیهانی است.
