Lanzado el Telescopio Espacial James Webb

Por @Wicho — 25 de Diciembre de 2021

Despegue del Webb – ESA/CNES/Arianespace

La misión del Telescopio Espacial James Webb es contar la historia del universo, desde unos pocos latidos después de su radiante y explosivo nacimiento, pasando por el discurrir de las eras cósmicas, hasta ahora, cuando los humanos fabricamos máquinas lo suficientemente potentes como para mirar hacia atrás, hacia los inicios del espacio y el tiempo.

– Dra. Nadia Drake

Hace un poco más de media hora un cohete Ariane 5 despegaba del espaciopuerto de Kourou en la Guayana Francesa en el que era sin duda uno de los lanzamientos más esperados de los últimos años. Y no es de extrañar, porque a bordo iba el Telescopio Espacial James Webb, cuyo lanzamiento estaba originalmente previsto para 2007. Con el panel solar del telescopio desplegado y produciendo electricidad la primera fase de su viaje acaba de terminar. Pero aún queda mucho para que podamos respirar con alivio.

¿De dónde venimos?

El Webb no sólo llega 14 años tarde, sino que además llega a un coste muy superior al previsto inicialmente; de 500 millones de dólares en los que se estimaban su construcción y lanzamiento cuando fue diseñado ya van más de 10.000 millones de dólares invertidos en este proyecto. Los retrasos y sobrecostes hicieron que estuviera a punto de ser cancelado en varias ocasiones, en 2011 en especial, cuando le faltó un pelo.

Pero a pesar de todo ha sobrevivido a su complicado desarrollo y por fin está en el espacio. Aunque sólo por eso ya las expectativas son enormes; probablemente las más grandes que hayamos puesto jamás en ninguna misión espacial.

El Webb monta el espejo más grande que jamás hayamos puesto en órbita, con 6,5 metros de diámetro. Y lleva a bordo unos instrumentos extremadamente sensibles que lo harán 100 veces más sensible que el Hubble que, por ejemplo, monta un espejo de 2,4 metros. Así, será capaz de adentrarse unos 1.000 millones de años más atrás en la historia del universo. Ello nos permitirá responder a preguntas fundamentales sobre el Universo y realizar descubrimientos innovadores en todos los campos de la astronomía. Puede detectar la luz infrarroja generada por las galaxias cuando se formaron hace más de 13.500 millones de años, apenas 200 millones de años después del Big Bang. Así que nos permitirá ver más allá de nuestros orígenes: desde las primeras galaxias del universo, pasando por el nacimiento de estrellas y planetas y por tanto de los elementos químicos de los que estamos hechos, hasta planetas extrasolares con potencial para albergar vida. Si la misión se puede resumir en una pregunta es ¿de dónde venimos?

¿Recordáis cómo nuestra visión del cosmos se vio alterada para siempre por el Hubble? ¿Recordáis cómo cambió nuestra visión de Saturno y sus alrededores tras la llegada de Cassini? Preparaos. Nos enfrentamos a un cambio cognitivo igual de trascendental en la llegada a la mayoría de edad de nuestra especie.

– Carolyn Porco

Para ello lleva a bordo cuatro instrumentos que estudiarán el universo en desde el infrarrojo cercano al infrarrojo medio, que es dónde se pueden leer las señales de su pasado. Los cuatro instrumentos son:

El Instrumento para el Infrarrojo Medio (MIRI), que observará objetos fríos y lejanos en el infrarrojo medio y permitirá hacer un mapa espectroscópico del universo que permitirá ver qué elementos hay por ahí. Es un desarrollo conjunto de la ESA y la NASA.
La Cámara para el Infrarrojo Cercano (NirCAM), que permitirá ver los objetos más lejanos nunca observados en el infrarrojo cercano. Esto incluye la luz de las primeras estrellas y galaxias. Juega también un papel fundamental en la alineación del telescopio. Su desarrollo fue liderado por la NASA.
La Cámara para el Infrarrojo Cercano y Espectrógrafo sin Rendija (NIRISS), que permitirá estudiar la temperatura. masa y composición química de los objetos que observe el telescopio. También permitirá averiguar qué moléculas hay presentes en las atmósferas de exoplanetas. Este instrumento también incluye el Sensor de Guiado Fino (FGS), que se encarga de apuntar con precisión el telescopio. La Agencia Espacial Canadiense (CSA) fue la encargada de su desarrollo.
El Espectrógrafo para el Infrarrojo Cercano (NIRSpec), que permitirá medir la temperatura, masa y composición química de los objetos que observe el Webb en esta banda. También contribuirá al mapa espectroscópico del universo; de hecho es capaz de captar el espectro de hasta 200 objetos simultáneamente. Es un desarrollo de la ESA.

Como se deduce la la descripción de los instrumentos el Webb es un proyecto internacional con la colaboración de la Agencia Espacial Canadiense (CSA), la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA, aunque con diferencia la principal contribución es de la agencia estadounidense.

Pero el tiempo de observación del Webb está abierto a todo el mundo; «sólo» hay que presentar una propuesta y que sea aceptada. Aunque igual que sucede con el Hubble aún 31 años después de su entrada en servicio, habrá piñas para conseguir hacerse un hueco.

Por cierto que se suele hablar de que el Webb es el sucesor del Hubble, pero en realidad sería más correcto decir que es el sucesor del Spitzer, que también era un telescopio de infrarrojos con un espejo de 0,9 metros que estuvo en servicio de 2003 a 2020. De hecho se espera que el Webb y el Hubble puedan trabajar juntos unos años porque en realidad se complementan, ya que el Hubble ve en el espectro visible junto un poco del ultravioleta y del infrarrojo.

Un mes de terror

Sin embargo el lanzamiento y la puesta en su trayectoria hacia el punto de Lagrange L2 del sistema Sol-Tierra, su destino final a un millón y medio de kilómetros de la Tierra, no es más, como decíamos antes, que el primer paso de su viaje.

Ahora el Webb tiene que irse desplegando pues era demasiado grande como para que cupiera bajo la cofia del Ariane 5 –o de cualquier otro cohete en realidad– como para lanzarlo en su configuración final. Es un proceso con 344 posibles puntos de fallo que durará un mes. Creo que es la secuencia de despliegue más complicada que se haya intentado jamás.

A grandes rasgos los pasos son: el despliegue de las dos estructuras que protegen el parasol plegado; el despliegue del parasol propiamente dicho; el tensionado y separación de las cinco capas que forman el parasol; el despliegue de la estructura que soporta el espejo secundario; y el despliegue de las dos alas laterales del espejo primario así como la activación de los motores de cada uno de los espejos individuales que lo forman.

Con un poco más de detalle:

Lanzamiento + 1 día (aunque en el vídeo pone +2 horas): despliegue de la antena de alta velocidad. Es un despliegue automático, igual que lo fue el del panel solar. A partir de aquí los despliegues se producen por órdenes enviadas desde el control de la misión, que pueden ir ajustando el calendario si fuera necesario. Así que las fechas que siguen son las previstas pero pueden cambiar.
Lanzamiento + 3 días: despliegue del soporte frontal del parasol.
Lanzamiento + 3 días: despliegue del soporte posterior del parasol.
Lanzamiento + 4 días: despliegue de la torre central. La torre se extenderá unos 2 metros. Este movimiento proporciona la separación necesaria entre la nave espacial propiamente dicha y el telescopio y sus instrumentos para permitir un mejor aislamiento térmico y dejar espacio para que se desplieguen las membranas del parasol.
Lanzamiento + 5 días: despliegue del flap posterior de control de momento. Se utiliza para ayudar a compensar parte de la presión del viento solar sobre parasol. Su uso ayuda a minimizar el uso de combustible durante la misión.
Lanzamiento + 5 días: apertura de las cubiertas protectoras del parasol.
Lanzamiento + 6 días: despliegue de la mitad izquierda del parasol.
Lanzamiento + 6 días: despliegue de la mitad derecha del parasol.
Lanzamiento + 7 días: empieza el tensionado del parasol para que sus cinco capas ocupen sus lugares correspondientes.
Lanzamiento + 8 días: termina el tensionado del parasol. Esto lo deja ya en su configuración final. Tiene una superficie similar a la de una pista de tenis y un papel fundamental en la misión: permite que el lado caliente, el que apunta al Sol, del Webb, esté a 85 ºC mientras que el lado frío se mantendrá a -233 ºC.
Lanzamiento + 10 días: despliegue del espejo secundario. Con esto se mueve a su posición de funcionamiento. El espejo secundario de Webb se encuentra en el extremo de una estructura conocida como Secondary Mirror Support Structure (SMSS, Estructura de soporte del espejo secundario). Al desplegarse, sus brazos ponen el espejo secundario por delante del espejo primario.
Lanzamiento + 11 días: despliegue del radiador posterior de los instrumentos.
Lanzamiento + 12 días: despliegue del ala izquierda del espejo principal. Contiene 3 de los 18 espejos que forman el espejo principal.
Lanzamiento + 13 días: despliegue del ala derecha del espejo principal. Contiene otros 3 espejos de los 18 que forman el espejo principal.
Lanzamiento + 15 a +24 días: activación de los espejos individuales para sacarlos de su configuración de lanzamiento. Los segmentos del espejo primario y el espejo secundario se mueven mediante seis actuadores que están fijados en la parte posterior de cada pieza del espejo. Los segmentos del espejo primario también tienen un actuador adicional en su centro que ajusta su curvatura.

Se puede seguir el camino del Webb y los pasos de su despliegue en Where Is Webb?. En la pestaña Explore Deployments hay explicaciones y vídeos de cada uno de los pasos.

Luego vendrá la fase de puesta en marcha del telescopio en la que se alinearán los espejos y el sistema óptico y se probarán y calibrarán los instrumentos. También se tienen que terminar de enfriar para alcanzar su temperatura de trabajo: MIRI a 7 grados sobre el cero absoluto (266 ºC bajo cero), el resto a unos comparativamente cálidos 40 grados sobre el cero absoluto, los 233 ºC bajo cero mencionados antes. Así que lo antes que veremos una imagen procedente del Webb será unos seis meses después de su lanzamiento.

Cinco años de observaciones… por lo menos

La duración nominal de la misión del Webb es de cinco años, aunque todo el mundo espera que dure al menos diez años, lo que es menos que el retraso que lleva acumulado. La sorpresa para propios y extraños vino en los días previos al lanzamiento cuando Thomas Zurbuchen, el director de la NASA para misiones científicas, dijo que si el lanzamiento y el despliegue del Webb iban bien empezarían a trabajar en el desarrollo de una misión para recargarlo de combustible en el futuro y así prolongar su vida útil. El Webb no está pensado para ser reparado y mantenido en órbita como el Hubble. Pero por lo visto sí para recibir combustible.

En resumen: hoy sin duda ha sido un día histórico para la ciencia y por ende para la humanidad. Hemos visto el lanzamiento de un instrumento que encierra un gran potencial que aún no imaginamos a dónde nos va a llevar. Y como también dijo Zurbuchen, un instrumento que recogerá datos que usarán científicas y científicos que aún no han nacido.

El Webb está en Twitter como @NASAWebb por la parte que le toca a la NASA; y como @ESA_Webb por la parte que le toca a la Agencia Espacial Europea (ESA).

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