Después de décadas de cambios y resolución de problemas, está previsto que el multimillonario heredero del telescopio Hubble se lance este otoño.
Pruebas recientes del escudo solar del telescopio James Webb en los hangares de Northrop Grumman en Redondo Beach, California. Diciembre de 2020.
Se necesita mucho tiempo, dinero e inspiración para crear un nuevo telescopio espacial. Los astrónomos molestaron a la NASA con un proyecto para el próximo telescopio espacial después del Hubble incluso antes de que fuera puesto en órbita en 1990. Entonces les pareció que el proyecto no costaría más de mil millones de dólares y se lanzaría en la primera década del siglo XXI.
Treinta años después, $ 8.8 mil millones, múltiples reveses, crisis de financiamiento y amenazas del Congreso a la cancelación del proyecto, Telescopio espacial James Webb.finalmente listo para correr. La NASA planea ponerlo en órbita el 31 de octubre en el cohete Ariane-5 de la Agencia Espacial Europea desde el sitio de lanzamiento de la Guayana Francesa.
Durante una reunión reciente de la Sociedad Astronómica Estadounidense, tecnólogos e ingenieros mostraron el telescopio desplegado, con la esperanza de que esta fuera la última vez que el telescopio se desplegaría en la Tierra.
“La próxima vez que este observatorio se vea así”, dijo Eric Smith, un científico involucrado en el programa del telescopio, “estará más allá de la órbita de la Luna y será visible para nosotros como una fuente de luz puntual de magnitud 17.
El telescopio, completamente ensamblado en una sala limpia en el hangar de Northrop Grumman en Los Ángeles, parece un girasol gigante en una tabla de surf en las cámaras de conferencias virtuales. Los pétalos de las flores son 18 hexágonos de berilio bañados en oro que forman una placa de 6 metros de diámetro. La tabla de surf, sobre la que se deslizará para siempre en el lado opuesto de la Luna, sirve como un sándwich de cinco capas de plástico Kapton que protegerán al telescopio del calor y la luz del sol.
El telescopio, que lleva el nombre del director ejecutivo de la NASA detrás del programa Apollo, es casi tres veces el tan promocionado Hubble y siete veces más sensible para detectar estrellas y galaxias débiles cerca del límite del tiempo.
Pruebas acústicas de una parte de la nave espacial del telescopio que sirve simultáneamente como escudo solar y barra colectora La
ingeniera Erin Wilson agregó una película de aluminio a los cables eléctricos para protegerlos contra la hipotermia durante las pruebas del equipo óptico
del telescopio. El telescopio es tan grande que hay que plegarlo para lanzarlo en un cohete Ariane 5.
Para enviar el escudo y el espejo del telescopio al espacio en el cohete Ariane-5 proporcionado por la ESA, deben plegarse, y luego deben desplegarse a una distancia de 1,5 millones de kilómetros en espacio abierto en el primer mes después del lanzamiento, lo que requerirá alrededor de 180 operaciones. Durante los últimos años, los ingenieros han practicado varias etapas de este procedimiento de implementación una y otra vez.
En una de las primeras carreras, el parasol se rompió, retrasando el proyecto nuevamente.
Hasta ahora, los ingenieros creen que han hecho todo, pero están aterrorizados por el próximo período de seis meses de despliegue y prueba del telescopio en el espacio. Además, Smith dice que todavía hay un par de orificios de un centímetro en el kapton que deben repararse.
La misión del telescopio es explorar esa parte de la historia espacial que era inaccesible para Hubble. En el período de 150 millones de años a mil millones de años después del comienzo de los tiempos, nacieron las primeras estrellas y galaxias. Comenzaron a quemar la sombría niebla de hidrógeno que prevaleció en el espacio después del Big Bang. Aún se desconoce cómo sucedió exactamente esto.
Para completar la misión, el telescopio debe estar sintonizado a una luz diferente a la que ven nuestros ojos o el Hubble. A medida que la expansión del espacio destruye rápidamente las primeras estrellas y galaxias, su luz se desplaza hacia el rojo y aumenta su longitud de onda, al igual que el sonido de una sirena que pasa por una ambulancia, que se vuelve más baja.
Los ingenieros probaron la "limpieza de nieve" en un espejo de prueba en el centro de vuelos espaciales de Goddard. Ellos bañan el espejo con una corriente de nieve congelada de dióxido de carbono, lo que permite limpiar espejos grandes sin rayarlos
Preparación del telescopio para las pruebas de octubre
Cinco capas de un modelo de ingeniería a gran escala del escudo solar del telescopio diseñado para pruebas de resistencia en un Hangar de Northrop Grumman en 2013
Por lo tanto, la luz azul emitida en el pasado distante por una galaxia recién nacida llena de nuevas estrellas brillantes, se extendió y pasó al rango infrarrojo invisible, se convirtió en radiación térmica, cuando llegó a nosotros 13 mil millones de años después.
Como resultado, el telescopio Webb producirá postales espaciales en colores que ningún ojo puede percibir. Pero para reconocer esta débil radiación térmica, el telescopio debe estar muy frío, no más de 45 ° K, para que su radiación térmica no ahogue la radiación del espacio distante. Por lo tanto, necesita un escudo solar que mantenga el telescopio en un estado constantemente frío.
Además, la radiación infrarroja es ideal para estudiar exoplanetas: planetas que orbitan otras estrellas. Este enfoque fue promovido por el aclamado Informe de 1996 “El telescopio Hubble y el futuro, exploración y búsqueda de orígenes: ideas para la astronomía espacial ultravioleta-óptica-infrarroja”, escrito por el Comité del Observatorio Carnegie bajo la dirección de Alan Dressler.
Sus ideas fueron proféticas. En ese momento se conocían exactamente tres exoplanetas. En las décadas siguientes, a medida que el telescopio Webb atravesaba todas las etapas de desarrollo doloroso, floreció la investigación de exoplanetas. La misión Kepler encontró miles de exoplanetas, lo que implicaba que debería haber cientos de millones de exoplanetas en nuestra galaxia que los astrónomos podrían estudiar con el telescopio Webb.
Y uno de los primeros resultados más esperados del trabajo del telescopio James Webb serán los datos sobre los planetas del sistema TRAPPIST-1., una estrella solitaria ubicada a solo 40 años luz de distancia. Varios planetas giran a su alrededor, tres de los cuales son rocosos, y están ubicados en el llamado. " Zona habitable ", por lo que puede haber agua líquida en su superficie. El telescopio James Webb, entre otras cosas, podrá estudiar las atmósferas de dichos planetas, basándose en su interacción con la luz de sus estrellas. Y este es el primer paso para examinar la cuestión de si los planetas potencialmente habitables están habitados, o al menos evaluar la probabilidad de que esto suceda.
Reducir el número de astrónomos canosos
Sara Seeger, científica planetaria y profesora de física en el MIT
La búsqueda de vida en exoplanetas es el tema central del nuevo documental de Nathaniel Kahn sobre el telescopio James Webb, Planet B Hunt. La película se estrenará en el Festival South by Southwest en marzo. Para sorpresa de Kahn, la película también muestra una revolución sociológica en astronomía: muchos de los líderes en la investigación de exoplanetas son mujeres.
La película destaca a investigadores como Jill Tarter de SETI, pionera en la búsqueda de civilizaciones extraterrestres; Natalie Bataglia de la Universidad de California, Santa Cruz, líder de la misión Kepler, quien está elaborando el plan de observación para el telescopio James Webb hoy; Margaret Turnbull, experta en planetas habitados de la Universidad de Wisconsin, ex candidata a gobernadora de este estado (Kahn la entrevistó mientras trabajaba en las colmenas de su jardín); Amy Lo, una ingeniera de Northrop, se liberó de ensamblar las partes del telescopio James Webb en un todo coherente, sintonizando autos de carreras.
“No importa lo que piense al respecto”, dice Tarter cuando Kahn le pregunta sobre la existencia de vida en el universo. Nadie se dirigió a los teólogos y sacerdotes: "Aquí no estamos comprometidos con la religión, sino con la ciencia".
Kahn recibió nominaciones al Oscar por las películas My Architect, dedicada a su padre, el arquitecto Louis Kahn, y Two Hands: The Story of Leon Fleischer, sobre un pianista que ha perdido el control de un brazo debido a una enfermedad neurológica. Como pasatiempo, ha estado estudiando astronomía toda su vida. Tenía la intención de hacer una película sobre la creación de un telescopio, pero como dijo en una entrevista, una de las bellezas de la filmación es que "comienzas a filmar sobre una cosa, el telescopio James Webb, y naturalmente se convierte en una historia más profunda . Y esta historia es el surgimiento de mujeres a la vanguardia de la astronomía ".
Sara Seeger, científica planetaria del Instituto de Tecnología de Massachusetts, que ayuda a trazar la película, dijo que la apariencia tiene mucho sentido. "Cuando los exoplanetas eran un campo de la ciencia completamente nuevo, por definición no estaba dominado por viejos hombres blancos", dijo a The New York Times. "Los viejos científicos no querían sumergirse en un campo de actividad nuevo y aparentemente arriesgado, por lo que no había nadie que difundiera sus prejuicios a la comunidad".
Margaret Turnbull, fotograma de la película "The Hunt for Planet B"
Jill Tarter, astrónoma del Instituto SETI
Natalie Bataglia de la Universidad de California
Amy Lo, ingeniera de Northrop
Seeger recuerda lo sorprendida que estaba de que en las conferencias de cosmología, casi todos los oradores eran hombres con canas o canas. “No había nichos en cosmología para que ingresara gente nueva”, dijo. "No hubo nadie mayor de 40 en la conferencia de exoplanetas, y la mayoría tenían menos de 30".
Battaglia dijo que la investigación de exoplanetas fue dirigida por primera vez por hombres como Michelle Mayor y Didier Kelotz del Observatorio de Ginebra, quienes compartieron el Premio Nobel de 2019 por el descubrimiento del primer exoplaneta, y William Boruchki del Centro de Investigación Ames, quien concibió y dirigió el Kepler. misión. Pero las mujeres han desarrollado y avanzado con éxito en esta área.
"Si habla con mujeres mayores que estudian exoplanetas, encontrará que todas nuestras historias son diferentes", dijo Bataglia. - Sobrevivimos por diferentes motivos. Y se quedaron por varias razones. Y ahora que estamos aquí, puede ser más fácil para otras chicas imaginarse a sí mismas en el mismo camino ".
Adelante al pasado
Lanzamiento del cohete Ariane 5 desde el cosmódromo de Kourou en la Guayana Francesa con carga útil de satélites, 2006.
Hasta la fecha, 4332 astrónomos de 44 países han presentado sus propuestas para la primera ronda de observaciones con el telescopio James Webb. Estos números fueron expresados por Christine Chen del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial durante una conferencia sobre el Telescopio James Webb. El 31,5% de los investigadores son mujeres, lo que equivale aproximadamente a la estadística actual de que alrededor de un tercio de los doctorados en astronomía fueron obtenidos por mujeres.
“Tenemos diversidad natural”, dijo el gerente de proyecto Smith durante la conferencia. Y agregó: “Como científicos, entendemos que el universo rara vez se manifiesta a través de datos que apoyan nuestros modelos y teorías, y más a menudo nos brinda datos que van más allá de las expectativas y nos acercan a la verdad universal. Y así como debemos esforzarnos por comprender datos que difieran de nuestras ideas previamente formadas, también debemos mirar diferentes perspectivas al planificar y desarrollar misiones ".
El lanzamiento en otoño del telescopio James Webb será uno de los mayores eventos de este año para la ciencia espacial, junto con el aterrizaje de otro robot en Marte.
No sería tan atrevido suponer que si continuamos nuestra investigación a la misma velocidad, en el próximo medio siglo podremos descubrir que existe vida en cualquier forma en la parte más cercana del cosmos. Quizás se esconda bajo el hielo de un satélite gigante del planeta, bajo una piedra de Marte o en algún pantano caliente de un exoplaneta. Cualquier indicio de su existencia sería un paso de gigante hacia la comprensión de nuestros propios orígenes.
Como Dressler et al. Escribieron en un informe de 1996, "Un notable triunfo de la astronomía del siglo XX fue la demostración de la verdad de la idea de que nuestros orígenes, y quizás nuestro destino, se encuentran en algún lugar entre las estrellas". Insinuando la popularidad de la ciencia ficción en películas, programas de televisión y libros, escribieron que "los grandes temas de la existencia humana se proyectan cada vez más en el espacio".
"Quizás nuestro viaje físico al espacio no tendrá lugar durante varias generaciones seguidas", concluyeron, "pero nuestras mentes ya están viviendo en la Era Espacial".