Un monumento a la oftalmología espacial

Un monumento a la oftalmología espacial

El Telescopio Espacial, James Webb,  será lanzado en 2018. Es el más grande y caro del mundo. 

Telescopio James Webb

El telescopio James Webb es la misión científica más grande, compleja y cara jamás intentada por la agencia espacial.

Foto:

Cortesía Nasa

18 de junio 2017 , 01:30 a.m.

Montada sobre un andamio en medio de la bodega estéril del Centro Espacial Goddard de la Nasa, la enorme pupila dorada del Telescopio Espacial James Webb observa al ejército de técnicos que, como detectives forenses, se agolpan a su alrededor con linternas fluorescentes de luz ultravioleta.

Después de haber salido airoso de las torturas más bizantinas que pudieron concebir sus diseñadores para imitar aquellas que realmente va a sufrir durante su despegue, fue preciso buscar hasta la más mínima imperfección que pueda haberse formado en su resplandeciente superficie segmentada.

No en vano, el telescopio James Webb, de tres y medio pisos de altura y nueve mil millones de dólares, es la misión científica más grande, compleja y cara jamás intentada por la agencia espacial. Como dijo Eric Smith, director del proyecto: “Para hacerlo realidad, sabíamos que teníamos que inventar como 10 tecnologías nuevas”.

Ver más lejos, ver más en el pasado, ver con más resolución: las expectativas de los astrónomos son enormes, pues esperan responder muchas preguntas sobre el funcionamiento del universo. El Webb será 100 veces más sensible que el Hubble y permitirá a los científicos dar un vistazo a la infancia del universo, cuando la primera generación de estrellas y galaxias comenzaba a formarse tras el ‘big bang’. Según la potencia del telescopio, las podremos ver en distintas etapas de crecimiento. Gracias al Hubble, los astrónomos han logrado estudiar galaxias adultas, adolescentes y niñas. Con el James Webb podremos verlas gatear y hasta salir de la cuna.

Pero, además, el nuevo instrumento permitirá analizar las señales químicas en las atmósferas de lejanos planetas en otros sistemas solares y quizás hasta detecte señales de vida en ellos.

El James Webb está optimizado para ver en el infrarrojo. Esto es porque la luz visible que proviene de los objetos más distantes se estira tanto –dada la expansión del universo– que, en el momento en que nos llega, ya ha pasado a formar parte de esa región del espectro electromagnético. Muchas señales químicas en las atmósferas exoplanetarias también se revelan a sí mismas en la longitud de onda infrarroja, que es precisamente la que queda bloqueada por la atmósfera terrestre.

Retos inimaginables

Para capturar esa luz, los ingenieros de la Nasa han tenido que superar obstáculos casi absurdos. El primero de ellos es el calor: para evitar que el resplandor infrarrojo producido por el telescopio mismo ahogue las delicadas señales astronómicas, el Webb deberá operar a –233 °C. Eso ha exigido el diseño de instrumentos totalmente nuevos.

El tamaño y el peso son retos adicionales: un espejo de 6,5 metros nunca cabría dentro de la cofia de ningún cohete, por lo que había que hacer uno plegable. El escudo protector contra el sol también tendría que ser colapsable, y hecho de una membrana superdelgada y ligera. Y la montura del telescopio debería ser absolutamente rígida, pero lo suficientemente ligera para que el peso de todo el observatorio espacial no sobrepasara las seis toneladas; un peso pluma, comparado con los leviatanes de los telescopios terrestres.

El espejo principal es alucinante. El del Hubble era una sola pieza de vidrio, pero el Webb es segmentado, como el ojo de una mosca, diseño que se ve en los grandes observatorios en tierra.

Una vez en el espacio, los segmentos tendrán que ser controlados con precisión nanométrica para que formen una única superficie con 25 metros cuadrados de capacidad recolectora y perfecto enfoque de la luz. Cada hexágono está asentado sobre seis motorcillos actuadores que controlan su orientación, más uno en el centro, que ajusta su curvatura con una precisión de 1/10.000 del grosor de un cabello.

El problema del peso de los espejos se resolvió usando el metal berilio, que es ligero como el algodón y que se comporta predeciblemente bajo extremos de frío y calor. Pero eso no es tan fácil como suena porque cada hexágono tuvo que ser pulido hasta darle una forma deliberadamente incorrecta a temperatura ambiente, para que a los –233 °C se curvara como toca.

Eso implicó acogerse a un meticuloso proceso de pulir, enfriar, medir, calentar, volver a pulir y volver a enfriar cada trozo, antes de cubrirlo con su capa de oro de 100 nanómetros de espesor, aplicada al vacío con una lluvia de vapor de ese metal. De hecho, para cubrir la superficie completa del espejo principal solo se usaron 48 gramos de oro. Este metal es crucial para reflejar la radiación infrarroja.

Una vez en el espacio, el telescopio se desplegará como un enorme origami mecánico. Dos paneles con los segmentos del espejo principal se abrirán como puertas y seguidamente se levantará el trípode que sostiene al espejo secundario, de 0,74 centímetros, también dorado. Al mismo tiempo se desenrollará la que para Smith es la parte más arriesgada porque nunca se ha ensayado antes en el espacio: una estructura que protegerá al telescopio del calor del sol, compuesta de cinco capas de película de Kapton (parecido al plástico para empacar comida) cubiertas de aluminio y silicona eléctricamente conducente para repeler tanto calor como sea posible.

“Nos estaremos mordiendo las uñas desde que el escudo solar es enrollado dentro de la cofia del cohete hasta que quede tensamente desplegado bajo la armazón del telescopio una vez en el espacio”, dice John Mather, uno de los directores científicos del proyecto.

De ahí la tanda de castigos que han estado recibiendo rigurosamente todos los componentes del telescopio, y que incluyeron ir a parar dentro de lo que parece una olla de presión gigante. Durante días fueron mantenidos a –250 °C y bañados en luz infrarroja, sacudidos vigorosamente y bombardeados con vibraciones de 150 decibeles lanzadas por altoparlantes monstruosos; esta última, una prueba con el fantástico nombre de Severe Sound Test.

Al principio, los problemas no se hicieron esperar. Los abruptos cambios de calor a frío causaron rajaduras en el emparedado de capas de semiconductores que componen los detectores infrarrojos.

También se fue al traste la configuración del microdisparador del espectrógrafo del infrarrojo cercano. El dispositivo es altamente delicado: una superficie del tamaño de una tarjeta de presentación en la que caben 250.000 membranas diminutas que el instrumento abre selectivamente para tomar la imagen de cientos de galaxias al mismo tiempo en una sola fotografía (eso es algo nuevo). Pero el aullido ensordecedor dentro de la cámara trabó algunas de las membranas, y el diseño volvió a la mesa de trabajo.

Asumiendo que de aquí en adelante no surjan problemas graves, en algún momento del año entrante se hará la prueba completa de la mecánica de despliegue de todo el sistema, un ballet que será espectacular para observar.

Entonces, el James Webb será demasiado grande para caber en el más grande de los aviones, por lo que hará su viaje final por barco, bajando por la costa de California, cruzando el canal de Panamá y bordeando a Suramérica hasta llegar a la Guyana Francesa. Allí, en el centro de lanzamiento europeo de Kourou, el JWST dejará la Tierra para siempre.

El viaje hasta el punto Lagrange 2, a millón y medio de millas de distancia, tomará 29 días.

Parafraseando a varios de los científicos del programa, cuando uno pone algo así de poderoso en el cielo, da un poco de susto imaginar lo que va a descubrir.

ÁNGELA POSADA-SWAFFORD
Especial para EL TIEMPO

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