MIRI

MIRI (Mid Infrared Instrument) ist ein astronomisches Instrument zur Beobachtung im mittleren infraroten Lichtspektrum zwischen 5 und 28 µm Wellenlänge.

Der Ersteinsatz ist für das James Webb Space Telescope geplant. Entwickelt und gebaut wird es von NASA und einem europäischen Konsortium mit Hilfe der ESA in einem Gemeinschaftsprojekt zu gleichen Teilen. Während die USA die Detektoren und zugehörige Elektronik liefern, stellt die EU die optischen und mechanischen Komponenten. An dem Projekt sind das Jet Propulsion Laboratory (JPL), das Goddard Space Flight Center, sowie ein vom Astronomy Technology Centre in Edinburgh geleitetes europäisches Konsortium aus 26 Nationen beteiligt.

Anders als das Hubble Space Telescope und die anderen Instrumente des James Webb Space Telescope kann das MIRI im mittelwelligen Infrarot das junge Universum bei hoher Rotverschiebung erkunden und so die früheste Phase der Sternbildung erforschen helfen.

Technik

Konzipiert wurde MIRI so, dass es sowohl als Kamera als auch als Spektrograph eingesetzt werden kann. Für beide unterschiedlichen Aufgaben wurden entsprechend andere Systemeigenschaften festgelegt. Es besteht aus einer Kamera mit drei identischen 1024×1024-Detektorarrays und einem Spektrographen. Die Winkelauflösung beträgt für den Spektrografen ca. 0,19″.

Aktuell spezifiziert das MIRI-Projekt folgende Anforderungen:

• Höchste Ausfallsicherheit im Vakuum des Weltalls bei 7 Kelvin
• Geringe Wärmeabgabe und Wärmeleitung um Kühlenergie zu sparen
• Höchste optische Genauigkeit, auch in Hinblick auf Positionierung und Wiederholbarkeit
• Beständigkeit gegenüber den Vibrationen beim Start
• Sehr lange Lebensdauer von mindestens 5 Jahren (erwartet 10 Jahre)
• Kompaktes und leichtes Design

Das MIRI umfasst daneben vier mechanische Komponenten, welche den hohen Genauigkeits- und Umgebungsanforderungen entsprechen müssen. Dies sind die beiden elektrisch angetriebenen Gitterräder, das Filterrad ([1]), sowie die Schutzklappe (engl. Contamination Control Cover). Die Räder besitzen auf ihrem Umfang verschiedene Positionen, die über eine Raste sehr genau eingehalten werden können. Auf den verschiedenen Positionen sitzen Filter und Gitter um die optischen Eigenschaften des Lichtstrahls für spezielle Untersuchungen zu verändern.

Aktive Kühlung

Da die Strahlung, die MIRI beobachten soll, vergleichsweise langwellig ist, muss das Instrument aktiv auf unter 15 Kelvin (Detektoren ≈ 7 K) gekühlt werden, damit es arbeiten kann. Die eigene Wärmestrahlung würde sonst die empfindlichen Detektoren stören und das thermische Rauschen selbst wäre zu groß, um gute Ergebnisse zu erhalten. Dies macht eine verstärkte Isolierung und aktive Kühlung erforderlich, die über eine in diesem Maßstab noch nie eingesetzte Wärmepumpe (engl. cryocooler) erreicht wird. Die initiale Kühlphase bei Inbetriebnahme ist auf ≈ 300 Tage angelegt. Eine Zeit, in der die Optik mit einer Schutzklappe zusätzlich verschlossen bleibt, um eine Verschmutzung mit auskondensierenden Gasen aus anderen nicht so kalten Bereichen zu verhindern.

Kooperationspartner des europäischen Konsortiums

• EADS Astrium, Großbritannien
• Rutherford Appleton Laboratory, Großbritannien
• Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland
• UK Astronomy Technology Centre (UK-ATC), Großbritannien
• Paul Scherrer Institut, Schweiz
• Centre Spatiale de Liege, Belgien
• Universität Leiden, Holland
• Universität Köln, Deutschland
• CEA, Frankreich

Weblinks

• Offizielle Internetseite zum Instrument