Lanzamiento del telescopio espacial James Webb

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 – Se espera que el lanzamiento del telescopio espacial James Webb tenga lugar en los próximos días. Para el físico de ETH Zurich Adrian Glauser, quien ha estado involucrado en dos contribuciones vitales pero nada espectaculares a este ambicioso proyecto, esto pondrá fin a un largo período de ansiosa anticipación.

Courtey EPFL por Felix Würsten: El lanzamiento de un cohete Ariane desde el Centro Espacial de Guyana en los próximos días marcará la realización del sueño de Adrian Glauser. A bordo estará el Telescopio Espacial James Webb – JWST, que tiene una misión programada para durar hasta diez años. Glauser, físico de ETH Zurich, ha pasado los últimos 18 años trabajando en este desafiante proyecto, que es la continuación del Telescopio Espacial Hubble. En repetidas ocasiones se ha pospuesto. “A lo largo de los años, he aprendido a mantener la calma cuando hay un revés”, dice. «Pero ahora que el lanzamiento realmente parece estar sucediendo, ¡estoy muy emocionado!»

La misión

El Telescopio Espacial James Webb (Webb) es el próximo gran observatorio de ciencias espaciales después del Hubble, diseñado para responder preguntas sobresalientes sobre el Universo y hacer descubrimientos revolucionarios en todos los campos de la astronomía. Webb profundizará en nuestros orígenes: desde la formación de estrellas y planetas hasta el nacimiento de las primeras galaxias en el Universo temprano. Webb es una asociación internacional entre NASA, ESA y CSA. El telescopio se lanzará en un Ariane 5 en el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa.

El lanzamiento

• Fecha de lanzamiento prevista: 25 de diciembre de 2021
• Lugar de lanzamiento: puerto espacial europeo en la Guayana Francesa
• Vehículo de lanzamiento: Ariane 5
• Órbita: punto 2 de Lagrange, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra

Espejo en tiempo real:  https://youtu.be/tlGTem8vkB0

Bien protegido del sol

Con un presupuesto de alrededor de $ 10 mil millones, el JWST costó más que cualquier otro proyecto científico en el área de vuelos espaciales no tripulados. También es una de las misiones espaciales más complejas de la historia. A diferencia de su predecesor, el nuevo telescopio no entrará en órbita alrededor de la Tierra. En cambio, estará estacionado en el punto exterior de Lagrange, L2, a unos 1,5 millones de kilómetros en el espacio. Este es uno de los cinco puntos en los que un objeto artificial orbitará alrededor del sol a la misma velocidad que la Tierra, sin cambiar su posición con respecto a la Tierra.

Como ubicación para un telescopio espacial, es ideal porque a esta distancia es mucho más fácil protegerlo de la radiación solar que si estuviera en órbita alrededor de la Tierra. En el caso del JWST, esto es vital, ya que sus cuatro instrumentos infrarrojos funcionan correctamente solo cuando la radiación solar y las fluctuaciones de temperatura se mantienen al mínimo. Junto con dos espectrógrafos infrarrojos, el JWST también está equipado con una cámara de infrarrojo cercano, que se enfría pasivamente a 50 kelvin, y un instrumento de observación para el rango del infrarrojo medio llamado MIRI, que se enfría activamente a 7 kelvin.

Condiciones extremas

Fue durante su doctorado, en el antiguo grupo de astronomía del Paul Scherrer Institute (PSI) en Villigen, que Glauser participó en el desarrollo de MIRI. Ahora es director de proyecto para la contribución de la misión suiza. “Trabajamos en estrecha colaboración con dos socios industriales, Ruag Aerospace y Syderal, para desarrollar una cubierta especial hecha de aluminio y cables de conexión eléctrica para este instrumento específico”, dice Glauser. Puede que no suene particularmente espectacular, pero estos componentes deben funcionar de manera confiable durante años a temperaturas extremadamente bajas en el espacio. Esto explica por qué se trabajó mucho en su desarrollo.

Los cables de los conectores eléctricos están hechos de acero inoxidable y son mucho más delgados que un cabello humano. Esto asegura que transmitan la menor cantidad de calor posible al instrumento. Además, están aislados con un plástico especial que no se vuelve quebradizo a temperaturas tan bajas. “Todas las piezas están diseñadas para no liberar átomos o moléculas al espacio”, agrega Glauser. “De lo contrario, se condensarían en el espejo MIRI, que actúa como una trampa fría debido a la temperatura extremadamente baja. Y eso, a su vez, comprometería las observaciones. ”Por este motivo, el plástico utilizado para cubrir los cables de conexión fue pretratado antes del montaje, para evitar cualquier liberación de gas al espacio.

Arreglar no es una opción

La otra parte suiza de MIRI, su tapa de control de contaminación, debe cumplir con el mismo estándar. Esta funda fue diseñada para proteger el MIRI durante la fase de enfriamiento, antes de que comience el funcionamiento normal. También se utilizará para una mayor calibración del instrumento. “El mecanismo de la tapa de control de contaminación debe funcionar de manera confiable, de lo contrario todo el instrumento no funcionará”, dice Glauser. «Las reparaciones están fuera de discusión, ya que está muy lejos de la Tierra».

El desarrollo de los dos componentes trajo varias sorpresas. Durante la inspección y aprobación de la tapa de control de contaminación, por ejemplo, se encontró que 13 de los tornillos estaban revestidos con un material que contenía cadmio, un metal pesado. A los ojos de la Agencia Espacial Europea (ESA), este es un material problemático ya que puede volverse inestable en compuestos químicos al vacío. “Luego tuve que desarrollar un procedimiento de medición especial para demostrar que los tornillos no habían liberado cadmio hasta ahora”, dice Glauser.

Mensajes del universo primordial

El nuevo telescopio, en el que participó significativamente Simon Lilly, profesor de Astrofísica Experimental en ETH Zurich, fue diseñado con cuatro objetivos de misión en mente, que requieren instrumentación extremadamente sensible. Entre otras cosas, los astrofísicos pretenden utilizar el JWST para volver a los orígenes del universo y descubrir cómo se formaron las primeras estrellas y otras estructuras después del Big Bang. Además, los científicos quieren investigar planetas que puedan contener vida. “No usaremos el JWST para buscar nuevos planetas”, dice Glauser, “sino para observar más de cerca los que ya hemos identificado. Para ello, vamos a medir directamente la luz de los planetas espectralmente. «

Como físico investigador, Glauser se beneficiará del acceso favorable al tiempo de observación otorgado al consorcio MIRI. “Ésta es la gran ventaja de participar en el desarrollo de instrumentos como estos. Significará que podremos iniciar nuestros proyectos antes que otros grupos de investigación. «

Pensando en la próxima misión

Glauser lamenta el final del grupo de astronomía PSI. “Es cierto, tenemos mucho conocimiento aquí en ETH. Pero si desea participar en el desarrollo de instrumentos, necesita estructuras bien establecidas a largo plazo. Y eso no es fácil de conseguir en una universidad ”. Un horizonte a largo plazo es fundamental para proyectos como estos. De hecho, Glauser ya está involucrado en los preparativos para una misión, que investigará exoplanetas en unas décadas que tienen un clima templado y pueden tener agua líquida en su atmósfera o en su superficie.

«No voy a presenciar el lanzamiento de esta misión en mi vida profesional», dice Glauser, «pero es fascinante pensar ahora en cómo se tendrá que construir un futuro telescopio para responder preguntas como estas». Con este tipo de diseño, explica, no hay una división simple entre los científicos, que solo usan los instrumentos, y los ingenieros, que simplemente los construyen: “Necesitas personas como yo, desarrolladores de instrumentos, que puedan definir, basándose en una perspectiva científica , qué instrumentos deben medir. «Al mismo tiempo, involucrarse como institución de investigación tiene un beneficio adicional:» Usted también puede opinar sobre qué tipo de temas de investigación se destacarán en el futuro «.

Anticipándose a las primeras imágenes

Sin embargo, por ahora Glauser se centra en el corto plazo. Poco después del lanzamiento del cohete Ariane, comenzará la fase crítica de la misión JWST. En el transcurso de un mes de viaje hasta su destino, el telescopio se desplegará progresivamente en una maniobra compleja hasta que alcance su tamaño completo. Luego seguirá un período de varios meses durante el cual los instrumentos se enfrían a la temperatura requerida y se calibran. Si todos los componentes funcionan según lo planeado, las primeras observaciones científicas pueden comenzar el próximo verano. Glauser, por ejemplo, ya está ansioso por estudiar las imágenes que el nuevo telescopio entregará a la Tierra.

Otras fuentes: Agencia Espacial Europea 

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