Cuando el inmenso sonido del Cohete Ariane 5 retumba en el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa, marcará el final de un viaje que lleva décadas en proceso. En lo alto del cohete estará el Telescopio espacial James Webb (JWST), el observatorio más sofisticado y complejo jamás construido.
Un enorme espejo de 6,5 metros de diámetro, que consta de 18 segmentos chapados en oro, se doblará delicadamente para que quepa dentro del cono de la nariz.
Ese precioso cargamento lleva las esperanzas y los sueños de miles de ingenieros y científicos como nosotros que hemos trabajado durante tanto tiempo para hacer realidad este observatorio. Sin duda, todos estaremos conteniendo la respiración.
Si todo va bien, la humanidad tendrá una nueva mirada en el cosmos, con capacidades que superan con creces todo lo que ha existido antes. El telescopio accederá a reinos que antes se nos habían ocultado, por ser demasiado distantes, demasiado fríos o demasiado débiles incluso para los venerables. telescopio espacial Hubble.
El espejo primario de JWST se sometió a pruebas en 2017 (NASA / Desiree Stover)
Como la luz de las primeras estrellas se ha extendido por la expansión del universo durante 13 mil millones de años, necesitamos instrumentos que funcionan en luz infrarroja, que podemos sentir como calor, para asomarnos a esta época misteriosa de la historia cósmica. JWST es tan sensible que teóricamente podría detectar la firma de calor de un abejorro a la distancia de la luna.
Estamos al borde de nuevos descubrimientos sobre los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar dentro de él: conocimientos que llenarán las páginas de los libros de texto del mañana.
Pero antes de que eso suceda, enfrentamos una agonizante espera. No solo durante el intenso lanzamiento que llevará el JWST de US $ 10 mil millones más allá del alcance de nuestras manos humanas, sino también durante los tensos meses de despliegue, prueba y transferencia a un puesto avanzado solitario, preparándose para la “primera luz” de una instalación que ha sido descrito como la “apuesta astronómica más cara de la historia”.
Ningún observatorio espacial anterior ha sido sometido a más pruebas y escrutinio que el JWST. Ha sobrevivido a cancelaciones, cambios de diseño y errores técnicos. También ha sobrevivido a problemas presupuestarios, desastres naturales como el huracán Harvey, una pandemia e incluso la amenaza de piratería
Que resistió estas tormentas es un testimonio del equipo internacional responsable del observatorio, una asociación mundial liderada por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense, pero que abarca cientos de instituciones en todo el mundo.
El lanzamiento y más allá
Con tantos años y carreras invertidas en JWST, todos los ojos estarán puestos en ese cohete mientras despeja la torre del puerto espacial. Mientras el mundo contiene la respiración, el peligroso viaje de JWST apenas está comenzando. Durante las semanas siguientes, una impresionante variedad de mecanismos y despliegues secuenciales deben funcionar perfectamente, y cada paso agrega riesgo al proceso.
Una vez que se separe la distancia que protege el telescopio, el observatorio desplegará sus dispositivos de comunicaciones y paneles solares, y se embarcará en su viaje de 29 días hacia el ‘Punto de Lagrange’ (L2) – una posición donde las fuerzas gravitacionales del Sol, la Tierra y los movimientos orbitales de una nave espacial interactúan para crear una ubicación estable – algunos 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta.
Ariane enviará JWST directamente a esta ubicación sin orbitar la Tierra primero, pero dispararán pequeños cohetes durante el primer día para modificar la trayectoria, y luego una combustión final insertará el observatorio en órbita alrededor de L2 un mes después.
Mientras viaja a su destino, ejecutará una delicado despliegue
Para ello, se mantiene de espaldas al sol y utiliza una enorme sombrilla: un parasol del tamaño de una cancha de tenis, hecho de cinco capas de plástico delgado recubierto de aluminio reflectante y silicio dopado, resistente para resistir los golpes de enjambres de pequeños meteoritos. Este parasol será el primero en desplegarse, aproximadamente una semana después del lanzamiento.
A esto le seguirá el despliegue de los pétalos del espejo primario. Los dieciocho segmentos deben alinearse en el espacio, ajustándolos y enfocándolos para que funcionen juntos como un espejo gigante.
Estos despliegues implicarán 344 pasos individuales, proporcionando una espera emocionante para el equipo en la Tierra. Si algo sale mal, no podemos arreglarlo, simplemente está demasiado lejos.
Seguirán meses de pruebas, calibración, alineación y más pruebas, a medida que el telescopio se enfríe a 40K (-233 ° C). Uno de los instrumentos, conocido como MIRI, tiene que enfriarse aún más, a solo 7K (-266 ° C). Esto será posible aislándolo térmicamente del resto del observatorio con patas largas y usando un refrigerador especial de helio.
Procedimiento de implementación de JWST. (ESA)
La recompensa astronómica aguarda
Unos seis meses después del lanzamiento, JWST finalmente abrirá los ojos al cosmos. Mirará hacia atrás en el tiempo, hasta unos pocos millones de años después del Big Bang para presenciar el final de la edad oscura, cuando la materia se fusionó por primera vez para formar las estrellas más simples de hidrógeno y helio. Esta era inexplorada preparó el escenario para los orígenes de las galaxias, dando forma a nuestro cosmos moderno y sembrando el universo con elementos complejos.
El telescopio también investigará las atmósferas de los planetas alrededor de otras estrellas para comprender sus orígenes y su potencial habitabilidad. Más cerca de casa, JWST dirigirá su mirada hacia los mundos de nuestro Sistema Solar y explorará los restos rocosos y helados que quedaron del nacimiento de los planetas.
MIRI en JWST. (NASA / Chris Gunn)
Para esto es crucial el instrumento MIRI en el que trabajamos aquí en la Universidad de Leicester, uno de los cuatro que cumplirá la promesa científica de JWST. MIRI ha sido construido por un asociación transatlántica de diez países europeos más EE. UU., liderados conjuntamente por Profesora Gillian Wright en Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido de STFC (ATC) en Edimburgo, y Profesor George Rieke en la Universidad de Arizona.
Como el único instrumento de infrarrojo medio en el conjunto de herramientas de JWST, MIRI proporcionará imágenes y espectroscopía, una técnica que descompone la luz en longitudes de onda específicas, lo que le permitirá descubrir las firmas químicas de los objetivos astronómicos de JWST.
No hay duda de que JWST abrirá las compuertas científicas y puede conducir a descubrimientos inesperados que los visionarios de JWST ni siquiera han imaginado todavía. Estamos parados en ese umbral, esperando que este complejo observatorio finalmente pueda realizar nuestras ambiciones.
Leigh Fletcher, Profesor Asociado de Ciencias Planetarias, Universidad de Leicester; John Pye, Compañero experimentado de investigación, Universidad de Leicester, y Piyal Samara-Ratna, Ingeniero principal, Universidad de Leicester.
Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.
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