Vì sao Webb cần năm lớp chắn nắng để nhìn hồng ngoại?

Khám phá khoa học · Liên hệ Vật lý 8 · Nội dung bổ trợ, không phải đề thi chính thức

Webb cần lạnh để nhận ánh sáng hồng ngoại rất yếu mà không bị tín hiệu nhiệt của chính kính và thiết bị che lấp. Năm lớp chắn nắng giúp hạn chế năng lượng từ phía Mặt Trời tới phần quan sát.

Một vật ấm cũng phát bức xạ. Nếu thiết bị quan sát hồng ngoại quá nóng, nó tạo thêm tín hiệu nền, giống như cố nghe tiếng thì thầm giữa tiếng ồn. “Nhìn được trong tối” không có nghĩa thiết bị không cần kiểm soát nhiệt.

Vì sao nhiều lớp, không chỉ một tấm dày?

Các lớp chắn được tách nhau. Nếu chạm trực tiếp, chúng có thể truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt. Khoảng giữa các lớp và hình dạng toàn bộ tấm chắn giúp năng lượng được phát ra ngoài theo thiết kế, giảm phần đi tiếp tới lớp phía lạnh.

Trong không gian, không thể trông chờ một luồng không khí làm mát như quạt bàn. Bức xạ vẫn đi qua khoảng trống, nên thiết kế phải kiểm soát cả hướng chiếu sáng, tính chất bề mặt và đường năng lượng thoát ra. Chân không chỉ loại cơ chế truyền qua vật chất, không chặn mọi truyền nhiệt.

Năm lớp không có nghĩa mỗi lớp “chặn một loại nhiệt” riêng, cũng không phải cứ nhân số lớp là mọi thiết bị tự đạt nhiệt độ mong muốn. Vật liệu, khoảng cách, hình học và tải nhiệt đều quan trọng.

Ghi nhớ bằng một câu: Muốn quan sát hồng ngoại yếu, thiết bị phải vừa nhận đúng ánh sáng cần đo vừa hạn chế ánh sáng nhiệt ngoài ý muốn.

Tự kiểm: Dán các lớp thành một khối có giữ nguyên cơ chế của Webb không? Không. Việc tách lớp là phần quan trọng của đường truyền nhiệt được NASA mô tả.

Học tiếp trên UocMoLon: Sự truyền nhiệt.

Nguồn đối chiếu: NASA — How Does Webb Stay Cold?.