Con cada centímetro adicional de apertura, cada segundo adicional de tiempo de observación y cada átomo adicional de desorden atmosférico eliminado del campo de visión del telescopio, el Universo se puede ver mejor, más profundo y más claro.
25 años del Hubble
Cuando el telescopio Hubble comenzó a funcionar en 1990, marcó el comienzo de una nueva era en la astronomía: el espacio. No hubo más luchas con la atmósfera, no más preocupaciones por las nubes o el parpadeo electromagnético. Todo lo que se requería era desplegar el satélite en el objetivo, estabilizarlo y recolectar fotones. En 25 años, los telescopios espaciales comenzaron a cubrir todo el espectro electromagnético, lo que permitió por primera vez ver el universo en todas las longitudes de onda de la luz.
Pero a medida que aumenta nuestro conocimiento, también lo hace nuestra comprensión de lo desconocido. Cuanto más miramos en el universo, más profundo vemos el pasado: la cantidad finita de tiempo desde el Big Bang, combinada con la velocidad finita de la luz, proporciona un límite a lo que podemos observar. Además, la expansión del espacio mismo trabaja en nuestra contra al estirar la longitud de onda.la luz de las estrellas mientras viaja a través del universo hasta nuestros ojos. Incluso el telescopio espacial Hubble, que nos brinda la imagen más profunda e impresionante del universo que jamás hayamos descubierto, tiene limitaciones en este sentido.
Desventajas del Hubble
Hubble es un telescopio increíble, pero tiene una serie de limitaciones fundamentales:
- Solo 2,4 m de diámetro, lo que limita su resolución.
- A pesar de estar cubierto con materiales reflectantes, está constantemente expuesto a la luz solar directa, lo que lo calienta. Esto significa que, debido a los efectos térmicos, no puede observar longitudes de onda de luz superiores a 1,6 µm.
- La combinación de apertura limitada y las longitudes de onda a las que es sensible significa que el telescopio puede ver galaxias de no más de 500 millones de años.
Estas galaxias son hermosas, distantes y existían cuando el universo tenía solo un 4% de su edad actual. Pero se sabe que las estrellas y las galaxias existieron incluso antes.
Para ver esto, el telescopio debe tener una mayor sensibilidad. Esto significa pasar a longitudes de onda más largas y temperaturas más bajas que el Hubble. Por eso se está construyendo el telescopio espacial James Webb.
Perspectivas para la ciencia
El telescopio espacial James Webb (JWST) está diseñado para superar precisamente estas limitaciones: con un diámetro de 6,5 m, el telescopio recoge 7 veces más luz que el Hubble. El abreultraespectroscopía de alta resolución de 600 nm a 6 µm (4 veces la longitud de onda que el Hubble puede ver), para realizar observaciones en la región del infrarrojo medio del espectro con mayor sensibilidad que nunca. JWST utiliza enfriamiento pasivo a la temperatura de la superficie de Plutón y es capaz de enfriar activamente instrumentos de infrarrojo medio hasta 7K.
Él permitirá:
- observar las primeras galaxias jamás formadas;
- ver a través del gas neutro y sondear las primeras estrellas y la reionización del universo;
- realizar análisis espectroscópicos de las primeras estrellas (población III) formadas después del Big Bang;
- Obtenga sorpresas increíbles como el descubrimiento de los primeros agujeros negros y cuásares supermasivos del universo.
El nivel de investigación científica de JWST no se parece a nada en el pasado, razón por la cual el telescopio fue elegido como la misión insignia de la NASA en la década de 2010.
Obra maestra científica
Desde un punto de vista técnico, el nuevo telescopio James Webb es una verdadera obra de arte. El proyecto ha recorrido un largo camino: ha habido sobrecostos presupuestarios, retrasos en el cronograma y el peligro de que el proyecto se cancele. Tras la intervención de la nueva dirigencia, todo cambió. De repente, el proyecto funcionó como un reloj, se asignaron los fondos, se tuvieron en cuenta los errores, las fallas y los problemas, y el equipo de JWST comenzó a encajar entodos los plazos, cronogramas y marcos presupuestarios. El lanzamiento del dispositivo está previsto para octubre de 2018 en el cohete Ariane-5. El equipo no solo se apega al cronograma, sino que le quedan nueve meses para tener en cuenta todas las contingencias y asegurarse de que todo esté empacado y listo para esa fecha.
El telescopio James Webb consta de 4 partes principales.
Bloque óptico
Incluye todos los espejos, de los cuales los dieciocho espejos chapados en oro segmentados primarios son los más efectivos. Se utilizarán para recoger la luz de las estrellas distantes y concentrarla en instrumentos de análisis. Todos estos espejos ahora están listos e impecables, hechos a tiempo. Una vez ensamblados, se plegarán en una estructura compacta para ser lanzados a más de 1 millón de kilómetros de la Tierra hasta el punto L2 Lagrange, y luego se desplegarán automáticamente para formar una estructura de panal que recolectará luz de ultra largo alcance en los años venideros. Esto es algo realmente hermoso y el resultado exitoso de los esfuerzos titánicos de muchos especialistas.
Cámara infrarroja cercana
Webb está equipado con cuatro instrumentos científicos que están 100% completos. La cámara principal del telescopio es una cámara de infrarrojo cercano que va desde la luz naranja visible hasta el infrarrojo profundo. Proporcionará imágenes sin precedentes de las primeras estrellas, las galaxias más jóvenes aún en proceso de formación, las estrellas jóvenes de la Vía Láctea y las galaxias cercanas, cientos de objetos nuevos en el cinturón de Kuiper. Ella esoptimizado para imágenes directas de planetas alrededor de otras estrellas. Esta será la cámara principal utilizada por la mayoría de los observadores.
Espectrógrafo de infrarrojo cercano
¡Esta herramienta no solo separa la luz en longitudes de onda separadas, sino que es capaz de hacer esto para más de 100 objetos separados al mismo tiempo! Este instrumento será un espectrógrafo Webba universal capaz de operar en 3 modos de espectroscopia diferentes. Fue construido por la Agencia Espacial Europea, pero el Centro de Vuelo Espacial proporcionó muchos componentes, incluidos detectores y una batería de múltiples puertas. Godard (NASA). Este aparato ha sido probado y está listo para instalarse.
Instrumento de infrarrojo medio
El dispositivo se utilizará para imágenes de banda ancha, es decir, producirá las imágenes más impresionantes de todos los instrumentos Webb. Desde un punto de vista científico, será más útil para medir discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes, medir y obtener imágenes de objetos del cinturón de Kuiper y polvo calentado por la luz de las estrellas con una precisión sin precedentes. Será el único instrumento enfriado criogénicamente a 7 K. En comparación con el telescopio espacial Spitzer, esto mejorará los resultados en un factor de 100.
Espectrógrafo de infrarrojo cercano sin ranura (NIRISS)
El dispositivo te permitirá producir:
- espectroscopia de gran angular en las longitudes de onda del infrarrojo cercano (1,0 - 2,5 µm);
- grism de un objeto enrango visible e infrarrojo (0,6 - 3,0 micras);
- interferometría de enmascaramiento de apertura en longitudes de onda de 3,8 - 4,8 µm (donde se esperan las primeras estrellas y galaxias);
- Disparos de gran alcance de todo el campo de visión.
Espectroscopia de
Este instrumento fue creado por la Agencia Espacial Canadiense. Después de pasar por las pruebas criogénicas, también estará listo para integrarse en el compartimiento de instrumentos del telescopio.
Escudo solar
Los telescopios espaciales aún no han sido equipados con ellos. Uno de los aspectos más intimidantes de cada lanzamiento es el uso de material completamente nuevo. En lugar de enfriar activamente toda la nave espacial con un refrigerante consumible de una sola vez, el Telescopio James Webb utiliza una tecnología completamente nueva, un parasol de 5 capas que se desplegará para reflejar la radiación solar del telescopio. Se conectarán cinco láminas de 25 metros con varillas de titanio y se instalarán después de desplegar el telescopio. La protección se probó en 2008 y 2009. Los modelos a escala real que participaron en las pruebas de laboratorio hicieron todo lo que se suponía que debían hacer aquí en la Tierra. Esta es una hermosa innovación.
También es un concepto increíble: no solo bloquear la luz del Sol y colocar el telescopio en la sombra, sino hacerlo de tal manera que todo el calor se irradie en la dirección opuesta a la orientación del telescopio. Cada una de las cinco capas en el vacío del espacio se enfriará a medida que se aleje del exterior, que será ligeramente más cálido que la temperatura.la superficie de la Tierra - alrededor de 350-360 K. La temperatura de la última capa debería descender a 37-40 K, que es más fría que en la noche en la superficie de Plutón.
Además, se han tomado precauciones importantes para proteger contra el duro entorno del espacio exterior. Una de las cosas de las que preocuparse aquí son los guijarros diminutos del tamaño de un guijarro, los granos de arena, las motas de polvo e incluso los más pequeños que vuelan a través del espacio interplanetario a velocidades de decenas o incluso cientos de miles de kilómetros por hora. Estos micrometeoritos son capaces de hacer pequeños agujeros microscópicos en todo lo que encuentran: naves espaciales, trajes de astronautas, espejos de telescopios y más. Si los espejos solo tienen abolladuras o agujeros, lo que reduce ligeramente la cantidad de "buena luz" disponible, entonces el escudo solar puede rasgarse de borde a borde, inutilizando toda la capa. Se utilizó una idea brillante para combatir este fenómeno.
Todo el escudo solar se ha dividido en secciones de tal manera que si hay una pequeña brecha en una, dos o incluso tres de ellas, la capa no se rasgará más, como una grieta en el parabrisas de un coche. La partición mantendrá intacta toda la estructura, lo cual es importante para evitar la degradación.
Naves espaciales: sistemas de montaje y control
Este es el componente más común, como lo tienen todos los telescopios espaciales y misiones científicas. En JWST, es único, pero también completamente listo. Todo lo que le quedaba al contratista general del proyecto, Northrop Grumman, era completar el escudo, ensamblar el telescopio y probarlo. La máquina estará lista paralanzamiento en 2 años.
10 años de descubrimiento
Si todo va bien, la humanidad estará en el umbral de grandes descubrimientos científicos. El velo de gas neutro que hasta ahora ha oscurecido la vista de las primeras estrellas y galaxias será eliminado por las capacidades infrarrojas de Webb y su enorme luminosidad. Será el telescopio más grande y sensible jamás construido, con un enorme rango de longitud de onda de 0,6 a 28 micrones (el ojo humano ve de 0,4 a 0,7 micrones). Se espera que proporcione una década de observaciones.
Según la NASA, la vida útil de la misión Webb será de 5,5 a 10 años. Está limitado por la cantidad de propulsor necesario para mantener la órbita y la vida útil de la electrónica y el equipo en el duro entorno del espacio. El Telescopio Orbital James Webb transportará combustible durante todo el período de 10 años, y 6 meses después del lanzamiento se realizarán pruebas de apoyo al vuelo, lo que garantiza 5 años de trabajo científico.
¿Qué podría salir mal?
El principal factor limitante es la cantidad de combustible a bordo. Cuando termine, el satélite se alejará del punto L2 de Lagrange y entrará en una órbita caótica en las inmediaciones de la Tierra.
Vamos con esto, pueden ocurrir otros problemas:
- degradación de los espejos, que afectará la cantidad de luz recogida y creará artefactos en la imagen, pero no dañará el funcionamiento posterior del telescopio;
- fallo parcial o total de la pantalla solar, lo que provocará un aumentotemperatura de la nave espacial y reducir el rango de longitud de onda utilizable al infrarrojo muy cercano (2-3 µm);
- Fallo del sistema de refrigeración del instrumento Mid-IR, lo que lo inutiliza pero no afecta a otros instrumentos (0,6 a 6 µm).
La prueba más difícil que le espera al telescopio James Webb es el lanzamiento y la inserción en una órbita determinada. Estas situaciones fueron probadas y completadas con éxito.
Revolución en la ciencia
Si el telescopio James Webb está operativo, habrá suficiente combustible para alimentarlo de 2018 a 2028. Además, existe la posibilidad de recargar combustible, lo que podría prolongar la vida útil del telescopio en otra década. Así como Hubble ha estado en funcionamiento durante 25 años, JWST podría proporcionar una generación de ciencia revolucionaria. En octubre de 2018, el vehículo de lanzamiento Ariane 5 pondrá en órbita el futuro de la astronomía que, tras más de 10 años de arduo trabajo, está listo para comenzar a dar sus frutos. El futuro de los telescopios espaciales ya casi está aquí.
