Shine bright like a diamond
— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) January 1, 2022
With the successful deployment of our right sunshield mid-boom, or “arm,” Webb’s sunshield has now taken on its diamond shape in space. Next up: tensioning the 5 sunshield layers! https://t.co/6G2caS1djY #UnfoldTheUniverse pic.twitter.com/q0iuHdnKlN
Quienes sufrimos de espaciotrastorno y/o nos apasiona la ciencia y vivimos al este del Atlántico despedimos 2021 con cierta preocupación. No había noticias de la operación para extraer el parasol del telescopio espacial James Webb de su funda, una operación programada para el 31 de diciembre. Pero ya de madrugada supimos que el lado izquierdo estaba desplegado. Y horas más tarde que también lo estaba el lado derecho, completando el proceso de despliegue del parasol.
El retraso en la operación vino de que cuando se enviaron las órdenes para que las cubiertas protectoras del lado izquierdo del parasol se terminaran de abrir en el control de la misión no recibieron la señal que tenía que haberlo confirmado; los interruptores que tenían que haber detectado su apertura no se activaron.
Pero afortunadamente el equipo de la misión pudo usar otras fuentes de datos para confirmar la apertura. Por un lado los datos de temperatura parecían mostrar que la cubierta del parasol se había desenrollado hasta bloquear la luz que incidía en un sensor. Y por otro los sensores de los giroscopios de a bordo indicaban un movimiento consistente con la activación de los dispositivos de liberación de la cubierta del parasol.
Así que tras analizar todos los datos disponibles a las 19:30, hora peninsular española (UTC +1) se envió –aunque con retraso sobre el horario previsto– el comando para extender el mástil izquierdo. Y a las 22:49 alcanzaba su máxima extensión y quedaba bloqueado en su posición final. Tras comprobar de nuevo que todo estaba bien enviaron la orden correspondiente al derecho, que empezó a moverse a las 00:31, ya del día 1.
Desdoblando lo doblado
Sacar el parasol de su funda es un paso importante; por primera vez entraba en juego en el despliegue del Webb el movimiento de algo que no era una estructura rígida con grados de libertad de movimiento muy restringidos. Las membranas del parasol del Webb son de un material similar el de los globos de fiesta plateados y tienen grados de libertad continuos, con lo pueden ondularse, arrugarse, enredarse, y engancharse en cosas. Y aunque se han hecho montones de pruebas, la realidad de desplegarlas en el espacio podía haber traído alguna desagradable sorpresa. Aunque afortunadamente por ahora no ha sido así.
Para ello las dos mitades del parasol fueron cuidadosamente plegadas en forma de zig zag antes de ser introducidas en sus palets. Los pliegues estaban sujetos por 107 pines que atravesaban las capas en distintos puntos para que los pequeños agujeros que iban a dejar al desdoblar el parasol no coincidieran y no fueran a dejar pasar la luz. Todos esos pines tenían que ser retirados durante el proceso de extracción del parasol; afortunadamente todos sus mecanismos de extracción funcionaron correctamente.
Colocando los pines de sujección del parasol del Webb – NASA
Una vez extraído el parasol vendrá una de las fases más peliagudas del despliegue del Webb, pues hay que tensionar cada una de las cinco capas que lo forman de tal forma que cada una adopte su forma definitiva, lo que implica también que no se toquen entre ellas. Todo lo que sucede en este vídeo a partir del segundo 20 tiene que suceder en el espacio y sin que nadie pueda ir a echar una mano:
El proceso, que durará al menos dos días, comienza por la capa inferior, la más grande y plana, que está más cerca del Sol y alcanzará las temperaturas más altas. Luego va avznando capa a capa hasta llegar a la quinta y más pequeña, la más cercana al espejo primario. El tensado de las capas implica 140 mecanismos de bloqueo, 70 bisagras, 8 motores, numerosos rodamientos, muelles y engranajes, 400 poleas, y 90 cables que entre todos suman 400 metros. Casi nada.
Por capas, como Shrek
Las cinco capas que forman el parasol están hechas de kapton, un material plástico con excelentes características térmicas y muy usado para la protección térmica de sondas espaciales. La primera capa, la que da al sol, tiene 0,05 mm de grosor, aproximadamente el de un cabello humano. Las otras cuatro capas tienen un grosor de sólo 0,025mm. Cada una de ellas está bañada con 100 nanómetros de aluminio para hacerla reflectante. Las dos primeras, que son las que mayor temperatura van a alcanzar, tienen además otros 50 nanómetros de silicio dopado en la cara que apunta hacia el Sol. Esto hace que sean de color púrpura, mientras que las otras capas son de color plateado. Cada capa es ligeramente más pequeña que la que la precede para evitar que «vea» nada que no sea la capa anterior.
La primera capa refleja la mayor parte de la luz solar que cae sobre ella. Aunque es inevitable que una pequeña fracción sea absorbida, calentando la capa. Este calor es reemitido, aunque ya a menor temperatura, hacia el hueco que la separa de la segunda capa y a través de él hacia la segunda capa. Parte de ese calor se irá por los laterales del parasol; parte será absorbido por la segunda capa. Y así hasta llegar a la última. Por eso es fundamental que las capas no se toquen: el vacío de espacio es un magnífico aislante, pero si se tocan el calor se transmitirá perfectamente por conducción a través cualquier punto de contacto. Además las capas del parasol están más separadas hacia el borde que por el centro, lo que favorece la disipación del calor hacia el espacio.
A cada paso el calor que se transmite se reduce, de tal forma que la temperatura máxima de la primera capa, que será de unos 110 ºC, se convierte en una temperatura máxima para la quinta capa de -237 ºC. Esa temperatura tan baja es necesaria para que el calor que emite el propio telescopio no ciegue las señales que está diseñado para captar. En términos de factor de protección solar la NASA habla de que el del parasol del Webb es de un millón.
El plan original contemplaba el inicio del tensionado del parasol el 1 de enero. O más bien siete días después del lanzamiento, se produjera cuando se produjera. Pero como ayer terminaron tarde han decidido que van a descansar hoy y que mañana, 2 de enero de 2022, se pondrán con ello.
El despliegue del Webb se puede seguir en la web Where is Webb?. Aunque hay información más inmediata en la cuenta de Twitter @NASAWebb, gestionada por la NASA, y en @ESA_Webb gestionada por la Agencia Espacial Europea (ESA).
(Algunos detalles del parasol vía Mark McCaughrean).
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