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Telescopio espacial James Webb. Foto: NASA.

El telescopio espacial más grande de la historia de la humanidad ha sido lanzado. El sucesor científico del Hubble tiene la capacidad de observar objetos tan distantes como las primeras galaxias formadas en el universo. Pero, ¿por qué tiene esa forma? ¿Por qué es tan revolucionario? Estas y otras dudas las aclaramos aquí.

El sábado 25 de diciembre se lanzó con éxito el telescopio espacial James Webb (JWST) a bordo de un cohete Ariane 5, desde la base de la Guayana Francesa. A diferencia del Hubble no estará en órbita alrededor de la Tierra, sino que orbitará el Sol.

Sin embargo, sus objetivos científicos fueron motivados por los resultados del Hubble, quien impulsó a los científicos a buscar longitudes de onda más largas para ir más allá de los del Hubble.

¿Por qué su espejo está compuesto por pequeños hexágonos y no círculos?

El Hexágono en la naturaleza es la mayor combinación de espacio, ahorro de material y estabilidad. Se puede encontrar en el diseño de los panales de abejas, copos de nieve, y en los ojos de insectos tales como abejorros, libélulas, moscas, avispas, etc.

En el caso del telescopio, el diseño hexagonal reduce al mínimo la pérdida de información proveniente de los rayos de luz. Además, permite que el espejo de 6,5 metros de diámetro se doblara como un tríptico para que lograra entrar en el carenado del cohete donde iba a ser transportado, cuyo diámetro era de 5,4 metros.

¿Por qué no está protegido de las condiciones externas como los telescopios normales, en un tubo?

El Sistema Solar interior, donde JWST orbitará, está casi vacío. Sin embargo, hay algunos escombros como polvo y partículas muy pequeñas, la mayoría de las cuales se distribuye escasamente y son más pequeñas que granos de arena.

“Sabemos que será golpeado por micrometeoroides durante su vida, y lo hemos tenido en cuenta en su diseño y construcción. Dimensionamos el espejo principal para que, incluso después de años de pequeños impactos, aún tenga el área de superficie reflectante y la calidad necesaria para hacer ciencia”, declaró el director adjunto del proyecto, Paul Geithner.

Señaló además que parte de la razón por la que el parasol tiene cinco capas es para que pueda tolerar mayor cantidad de pequeños agujeros esperados, e incluso algunos desgarros, sin dejar de funcionar. “Casi todos los componentes sensibles están protegidos detrás de una armadura de micrometeoroides, la mayoría son tan pequeños que se desintegran por completo con el impacto”, agregó Geithner.

¿Por qué eligieron precisamente el oro para el recubrimiento?

Los 18 segmentos hexagonales del espejo primario son de berilio, el cual es un metal ligero y robusto que soporta las extremas temperaturas que deberá tolerar la óptica del telescopio. Sin embargo, este material no es capaz de reflejar la radiación infrarroja necesaria. Es por ello que se le aplicó un recubrimiento con oro que alcanza un 98% de la radiación.

¿Por qué las pruebas terrestres del telescopio duraron 5 años?

El proyecto, iniciado en el año 1996, ha tenido numerosas demoras y gastos excesivos. Y no fue hasta diciembre del 2016 cuando la NASA anunció que su construcción había finalizado y comenzaría su fase de pruebas. Sin embargo, en marzo de 2018, se retrasó su lanzamiento un año más porque el parasol del telescopio se rasgó durante un despliegue de práctica y los cables del parasol no habían sido asegurados lo suficiente. En junio de 2018, tras detectarse varios problemas (tanto técnicos como humanos) durante las pruebas, la NASA decidió posponer el lanzamiento del telescopio al 30 de marzo de 2021. Posteriormente, fue nuevamente retrasado debido a la pandemia de COVID-19, que hizo que se trabajase a menor ritmo.

Todas estas pruebas y retrasos tienen su explicación, y es que, a diferencia del telescopio Hubble, el James Webb no se podrá reparar en el espacio, ya que estará a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra (conocido como segundo punto de Lagrange o L2) y no se pueden enviar misiones de servicio.

En otras palabras, los científicos tienen una única oportunidad de que funcione todo correctamente. “Es por eso que estamos haciendo tantas pruebas y tests previos”, afirmó el administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA Thomas Zurbuchen.

¿Por qué necesita un escudo?

El campo magnético de la Tierra resguarda los satélites actuando como un escudo deflector para los protones y electrones que salen todo el tiempo del Sol. A diferencia de ellos, el JWST se encuentra fuera de la protección del planeta y será bombardeado por partículas cargadas que fluyen desde el Sol, por lo que necesita protección adicional.

Dichas partículas son perjudiciales para la electrónica, ya que pueden acumularse en las superficies, acumular carga estática y causar descargas dañinas.

Otra razón es la temperatura: puesto que el JWST funciona en el espectro de infrarrojos y tiene una extrema sensibilidad, debe operar a temperaturas próximas al cero absoluto.

El escudo protector del telescopio está formado por cinco capas superpuestas, fabricadas en kapton, un material muy resistente a las temperaturas extremas. Además, al tener varias capas, el calor se disipa con incluso mayor eficacia. Así, a pesar de tener el grosor de un cabello humano, el lateral del telescopio mantendrá la temperatura operativa de -235 °C, mientras que por el lado del sol la temperatura podría alcanzar los 110 °C. Dichas capas tienen una superficie que equivale a una pista de tenis.

¿Por qué será 100 veces más potente que el Hubble?

El Hubble cambió nuestra manera de ver el universo. Captó imágenes espectaculares de galaxias y materia cósmica que nunca se habían visto antes. Sin embargo, en comparación con su sucesor, hay muchas diferencias que podemos resaltar.

El Hubble mide 13 metros de longitud, mientras que el JSWT supera los 20 metros de largo. Pesa 6,1 toneladas, lo cual equivale a un autobús escolar y es la mitad de su predecedor. Otra diferencia entre ambos telescopios es su distancia con respecto a la Tierra, ya que el primero se encontraba a unos 600 kilómetros de la atmósfera y el segundo a más de 1,5 millones de kilómetros.

James Webb tendrá una capacidad de visión superior a la de su predecesor, ya que fue diseñado con la capacidad de ver la primera luz del universo emitida por estrellas de hace más de 13.000 millones de años.

Sus espejos también difieren, Hubble tiene uno de 2,4 metros de diámetro, y JWST un cristal de 6,5 metros y formado por 18 piezas de berilio.

El Hubble no aprovechaba todo el infrarrojo, sino apenas una pequeña porción de 0,8 a 2,5 micrones. Así que es lógico suponer que ha perdido cierta información. Sin embargo, sus capacidades principales se encuentran en las partes ultravioleta y visible del espectro de 0,1 a 0,8 micrones. En cambio JWST usará longitudes de onda más largas, lo que le permitirá observar con una precisión 100 veces mayor, incluso mirar más allá del polvo.

The world's most powerful telescope is set to launch. What do you want to know about @NASAWebb, its rocket or the science it will do?

Tag questions #UnfoldTheUniverse, then listen in at 2pm ET (19:00 UTC), for answers from NASA & @Arianespace experts: https://t.co/1PUTyZaPDM pic.twitter.com/lxJqQDoK9t

— NASA (@NASA) December 21, 2021

¿Cuánto tiempo le tomará a JWST llegar a L2?

El nuevo telescopio tardará aproximadamente 30 días en alcanzar el inicio de su órbita en L2, pero gracias a su alta velocidad inicial cubrirá el primer cuarto trayecto, hasta la órbita de la Luna, en tan solo tres días.

Breve cronología de eventos después del lanzamiento

• En la primera hora: el lanzamiento, despliegue de paneles solares para empezar a generar su propia energía cuanto antes y dejar de desgastar su batería. Una vez hecho esto, no tardará en orientarse en el espacio.
• En el primer día: corrección de curso hacia el segundo punto de Lagrange. Ariane propulsó a JWST en una ruta directa a L2, sin antes orbitar la Tierra.
• En la primera semana: despliegue del parasol.
• En el primer mes: despliegue del telescopio, enfriamiento, encendido del instrumento e inserción en órbita alrededor de L2.
• En el segundo, tercer y cuarto mes: Verificaciones iniciales de la óptica y alineación del telescopio.
• En el quinto y sexto mes: Calibración y finalización de la puesta en servicio.
• Después de seis meses: el JWST comenzará su misión científica y comenzará a realizar operaciones científicas de rutina.

Here it is: humanity’s final look at @NASAWebb as it heads into deep space to answer our biggest questions. Alone in the vastness of space, Webb will soon begin an approximately two-week process to deploy its antennas, mirrors, and sunshield. #UnfoldTheUniverse pic.twitter.com/DErMXJhNQd

— NASA (@NASA) December 25, 2021

(Tomado de Sputnik) 

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