Ciencia

James Webb, el telescopio espacial que mide lo mismo que una pista de tenis

Científicos responsables del proyecto explican en Madrid las extraordinarias capacidades de este instrumento, aún más potente que el Hubble, que será lanzado al espacio en 2018

Ilustración del telescopio espacial James Webb - ESA

Una nutrida representación del equipo de científicos del Telescopio Espacial James Webb ha visitado Madrid para explicar a la comunidad científica las extraordinarias capacidades del nuevo telescopio y permitir, de este modo, que los investigadores puedan ir diseñando sus proyectos futuros. En total, más de 100 participantes reunidos en la sede de la Agencia Espacial Europea (ESA) en Madrid. Y una ocasión irrepetible para hablar directamente con los creadores de uno de los instrumentos científicos más esperados y ambiciosos de todos los tiempos. Cuando sea lanzado, en octubre de 2018, la sensibilidad y capacidad de observación del James Webb superará, con mucho, incluso a la del mismísimo Telescopio Espacial Hubble.

Macarena Garcia Martín y Luis Colina, científicos del instrumento MIRI; Santiago Arribas, investigador del instrumento NIRSpec; Marco Sirianni, director de desarrollo del telescopio: y Pierre Ferruit, científico del proyecto, explicaron durante dos días las posibilidades del nuevo telescopio y se reunieron con un pequeño grupo de medios españoles, entre los que estaba ABC.

El Telescopio Espacial James Webb es fruto de la colaboración de tres agencias espaciales: NASA (Estados Unidos) ESA (Europa) y CSA (Canadá) y de veinte países de todo el mundo, entre los que se encuentra España. Un proyecto que, en total, costará 8.800 millones de dólares, 600 de los cuales serán aportados por Europa. A diferencia del Hubble, que se encuentra en órbita a una altura de apenas a 559 km., el James Webb será colocado mucho más lejos, a cerca de un millón y medio de km. de nuestro planeta, en uno de los cinco Puntos Lagrange (en concreto en el P2) del sistema orbital formado por la Tierra y el Sol. Los Puntos Lagrange son las posiciones en las que las gravedades de los dos objetos del sistema (en este caso la Tierra y el Sol) se anulan la una a la otra, por lo que permiten colocar allí un objeto que permanecerá estacionario. El entorno en el que estará el telescopio es, por lo tanto, tremendamente estable y con una temperatura fija, lo que le permitirá tomar medidas muy precisas de todo lo que observe.

La enorme distancia que lo separará de la Tierra hará que sea imposible enviar misiones de reparación o mantenimiento, de modo que, una vez desplegado, el telescopio no podrá permitirse ningún fallo. Podrá recibir actualizaciones de software desde la Tierra, pero no piezas de repuesto. Para garantizar su buen funcionamiento, cada uno de sus elementos y componentes están siendo sometidos a un número enorme de pruebas y test de todo tipo. Por eso, los investigadores están convencidos de que nada fallará "ahí arriba".

Sin embargo, siempre puede haber imprevistos, como un bombardeo especialmente fuerte de rayos cósmicos, o el impacto imprevisto de algún micrometeorito. Por eso, para evitar problemas o fallos, la electrónica de todos los instrumentos está duplicada. Y el escudo que lo proteje de la radiación solar está diseñado para no rajarse en caso de impacto de un pequeño meteorito. Si eso sucediera, solo quedaría un pequeñísimo agujero que no restaría capacidad alguna al escudo.

El propio escudo, además, es toda una obra de ingeniería que no tiene precedentes en la industria espacial. Está formado por cinco láminas de Kapton, un material diseñado especialmente para la ocasión. Las láminas, a modo de sábanas, están colocadas una sobre otra y separadas por unos pocos cm. La primera lámina, la que recibe directamente la radiación solar, es la más caliente. Pero cada lamina está más fría que la siguiente, de modo que se pasa de 84 grados centígrados a -230 grados en apenas unos cm. de grosor. Es la primera vez que se usa el kapton para un escudo térmico.

Una vez que el James Webb alcance su posición definitiva, tras un viaje que durará un mes entero, comenzará una misión de cinco años, aunque los investigadores creen que podría prolongarse hasta los diez. Más grande que el Hubble, su espejo principal (formado por 18 espejos más pequeños, cada uno de 1,32 metros) tendrá un diámetro total de 6,5 metros, el mayor colocado hasta ahora en el espacio. El telescopio también cuenta con un espejo secundario más pequeño, de 0,74 metros. Cuatro instrumentos científicos (cámaras, espectrógrafos, sensores de guiado, etc) completan la dotación del James Webb. Cuando esté completamente desplegado, el telescopio espacial tendrá las dimensiones de una pista de tenis.

Otra diferencia con el Hubble es que mientras éste opera en el espectro de la luz visible, el James Webb lo hará en el infrarrojo cercano y medio. Tres de los instrumentos científicos, en efecto, operan en el infrarrojo cercano y uno en el infrarrojo medio. El telescopio está optimizado en un rango de longitudes de onda en las que hay muchas moléculas de agua. Así que todos los instrumentos del infrarrojo medio podrían estudiar sus líneas espectrales con una nitidez jamás conseguida hasta ahora. Las imágenes resultantes, según los científicos, serán igual o incluso más espectaculares que las del Hubble. Con una definición mucho mayor, donde el Hubble veía nubes de polvo el James Webb podrá penetrar dentro de ellas y mostrarnos por primera vez las estrellas que hay en su interior. Sus instrumentos, además, permiten estudiar hasta cien objetos a la vez. En conjunto, la sensibilidad del nuevo telescopio estará varios órdenes de magnitud por encima de la del Hubble.

Pero quizá una de las tareas más importantes del James Webb sea la de estudiar el Universo cuando empezó a formar las primeras estrellas y galaxias. Su "visión", en efecto, llegará a tiempos muy anteriores a los que llega el Hubble. Al expandirse, el Universo sufrió un corrimiento hacia el rojo, y ese es uno de los motivos por los que se han elegido las longitudes de onda en las que operará el telescopio. El telescopio, por lo tanto, explorará campos desconocidos, lo que sin duda deparará más de una sorpresa. Lo mismo que ha sucedido con el Hubble, que pasará a la historia por programas científicos para los que no había sido diseñado y en los que que nadie pensó durante su fase de diseño. Con el James Webb, presumiblemente pasará lo mismo.

Los datos que recoja el telescopio se transmitirán a través de la red de espacio profundo, una de cuyas tres estaciones se encuentra en Robledo de Chavela, en las afueras de Madrid. Las otras dos están en Goldstone, al oeste de Estados Unidos, y cerca de Camberra, en Australia. El telescopio podrá descargar a la Tierra 10 GB diarios de datos.

La contribución europea en este gran proyecto científico es muy variada. Desde el lanzador Ariane 5, que será el encargado de ponerlo en órbita, hasta los instrumentos NIRSpec, MIRI (esté último desarrollado al 50% por Estados Unidos). Ambos instrumentos se componen de cámaras y espectrógrafod que, como se ha dicho, operarán en la longitud de onda del infrarrojo. Para el NIRSpec, España ha contribuido con la Electrónica de Control de Instrumentos (CRISA), y el arnés interior del conjunto óptico (CASA) y elhardware y la cubierta del conjunto óptico (IberEspacio). Para el instrumento MIRI, el INTA ha construido y operará un simulador del telescopio. El instrumento MIRI podrá estudiar los discos protoplanetarios y las moléculas que contienen incluso antes de que se formaran los sistemas solares. Gracias a él, entenderemos cómo las estrellas forman sus sistemas de planetas.

Estado actual del proyecto

En estos momentos, todos los espejos del James Webb, así como la estructura que contendrá todos los instrumentos ya se han integrado en una enorme sala limpia del centro Goddard de vuelos espaciales de la NASA. El año que viene, en primavera, el espejo y los instrumentos, se enviarán al centro espacial Johnson par terminar la integración de todas las piezas y hacer test pieza por pieza. Allí es donde se reunirán por primera vez todos los espejos e instrumentos. Finalmente, cuando llegue la hora del lanzamiento, todas las piezas llegarán a la base espacial de Kourou, en la Guayana Francesa, tanto por barco como por avión.

Una vez lanzado, lo primero que se desplegará es el escudo protector, maniobra que durará un día completo. Después se elevará la torre y, como si se tratara de una flor abriéndose, los espejos se irán desplegando secuencialmente. Después, y durante el viaje, se empezarán a realizar pruebas de todos los sistemas. Cuando el James Webb llegue por fin a su destino final, en el punto L2, empezará un proceso de prueba y calibración que durará seis meses. Después de los cuales, en primavera de 2019, el telescopio empezará a funcionar a pleno rendimiento.

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