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12-Ene-2009

El increíble viaje del telescopio espacial James Webb

Desde sus humildes inicios en una mina de berilio de Utah hasta los laboratorios más avanzados del mundo, los espejos del próximo gran observatorio de la NASA están realizando un increíble viaje hacia el espacio.

El telescopio espacial James Webb (JWST, por su sigla en idioma inglés), cuyo lanzamiento está previsto para 2013, ya se encuentra realizando un increíble viaje aquí en la Tierra. Está zigzagueando hacia arriba, hacia abajo y a lo ancho de Estados Unidos. Estas maniobras se realizan con el fin de pulirlo a la perfección para su majestuosa misión espacial.

"Para hallar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el inicio del universo, las cuales se encuentran a millones, y hasta a miles de millones de años luz de distancia, el espejo del telescopio Webb tiene que ser absolutamente liso", dice Jeff Kegley, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA.


Concepto artístico del Telescopio Espacial James Webb.

Para estar listo para el espacio, los 18 segmentos que finalmente formarán el enorme espejo primario del telescopio Webb son transportados en camiones, uno tras otro y de parada en parada a lo largo del país, con el fin de someterlos a un cuidadoso procesamiento y pulido. Los segmentos visitarán siete estados y, algunos de ellos, lo harán varias veces.

Durante la larga odisea, se toman todas las precauciones para asegurar su protección. ¿Cuántos años de mala suerte tendría una persona si rompiese uno de estos espejos?

"Eso es algo que ni mencionamos", ríe Helen Cole, también del Centro Marshall. "Pero, ya hablando en serio, el JWST tiene 3 segmentos de espejos de reserva en caso de que se los necesite como repuesto".

Tracemos el viaje que realiza por tierra un segmento del espejo, desde su áspero comienzo, pasando por el "alisado absoluto", hasta finalmente llegar a la unión con sus 17 hermanos para formar una pieza de 6,5 metros (21 ½ pies) de ancho, con un área total de 25 metros cuadrados (casi 30 yardas cuadradas).

La historia comienza en una mina de berilio del estado de Utah. El berilio es uno de los metales más livianos y será el "relleno" de los espejos del telescopio.


La construcción de los espejos del JWST comienza aquí, en una mina de berilio del estado de Utah. Crédito de la fotografía: Brush Wellman, Inc., División de Productos de Berilio.

Los técnicos en Ohio tamizan y purifican el polvo granulado de berilio de Utah hasta alcanzar una calidad óptica extremadamente uniforme para el espejo del telescopio Webb. Luego, vierten el polvo en un recipiente grande y plano, aplican calor y presión y extraen el gas residual para crear un enorme bloque llamado: chapa de espejo. Posteriormente, bañan la chapa con ácido para evaporar cualquier partícula de acero inoxidable que pudiera haber quedado pegada a la chapa cuando fue extraída del recipiente. Después, parten la chapa por la mitad, como si fuera una galleta Oreo, y forman dos placas (¡pero no hay crema en el medio!). Estas dos placas de espejo son las más grandes que jamás se hayan hecho de berilio.


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En Alabama, los tabajadores utilizan una máquina para formar una estructura con forma de panal de abejas en la parte trasera de las placas y hacerlas más livianas sin reducir su rigidez. Los bordes moldeados por la máquina miden menos de 1 milímetro de espesor —¡prácticamente son delgados como el papel!

"Este proceso de trabajo a máquina/grabado remueve el 92 por ciento de la masa de las placas", dice Lee Feinberg, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "La masa es crucial al lanzar misiones espaciales".

Posteriormente, una compañía de California desgasta y pule los segmentos hasta alcanzar una forma exacta y muy lisa; después, les hacen pruebas ópticas a temperatura ambiente.


Paradas clave en el largo viaje del JWST. No se muestra el espacio.

Pero el telescopio Webb no operará a temperatura ambiente. El espejo de este telescopio no sólo deberá pasar por un proceso de "alisado absoluto", sino que se someterá al frío absoluto en el espacio. Dado que es un telescopio infrarrojo, el JWST está diseñado para recoger el calor de tenues, e increíblemente lejanas, estrellas y galaxias. Para hacerlo, se lo debe mantener extremadamente frío. El telescopio operará en el espacio a aproximadamente -238 grados Celsius (-396 grados Fahrenheit, 35K).

"El frío extremo puede provocar que las estructuras del telescopio y los espejos cambien de forma, de manera que las pruebas tienen que hacerce aquí en la Tierra bajo condiciones similares de hiper-frío", relata Cole.

Estas pruebas en condiciones super frías se hacen en Alabama. Las Instalaciones Criogénicas y de Rayos X, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, cuentan con una cámara de vacío que puede simular las condiciones increíblemente frías del espacio. Las pruebas en esta cámara revelan incluso las más pequeñas distorsiones que los segmentos del espejo sufren en el frío. Las pruebas proporcionan datos precisos que especifican exactamente cuánto más se debe pulir para compensar con anticipación las posibles distorsiones que puedan ocurrir en el espacio.


(Izquierda) Un prototipo de segmento del espejo de berilio del JWST en los Laboratorios Tinsley, en Richmond, California; (Derecha) Prueba del espejo bajo condiciones de bajas temperaturas, similares a las del espacio, en las Instalaciones Criogénicas y de Rayos X, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales.

Una vez que los segmentos del espejo han sido pulidos con precisión, se evapora oro sobre ellos, formando de este modo una capa delgada sobre la superficie lisa del espejo.

"Esta capa de oro es altamente reflectante de las longitudes de onda en las que observará el telescopio Webb, desde el infrarrojo visible hasta el mediano", dice Feinberg.

Los 18 segmentos por fin se reúnen en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. Aquí se los monta en las estructuras que finalmente los sostendrán en posición y les permitirán funcionar como si fueran un único espejo hexagonal gigante. (La estructura del espejo será doblada con su escudo en forma de origami cuando sea el momento de colocarlo en el cohete.) Después, se arma todo el telescopio y se lo sujeta al módulo de instrumentos; luego, se prueban la acústica y la vibración de todo el equipo.

Las pruebas criogénicas finales se realizan en el Centro Espacial Johnson, en la misma cámara de vacío donde se puso a prueba la sonda lunar Apollo.

Posteriormente, se integra el telescopio a la nave y se lo protege del Sol en Northrop Grumman, California. Despegará de Kourou, Guyana Francesa, en un cohete Ariane 5.

¿Ya llegamos? Casi. Sólo faltan 1.500.000 kilómetros (930.000 millas) más...

Fuente: Ciencia@NASA
Traductor al español: Daniel Tafoya


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