Nueva generación de telescopios espaciales: James Webb Space Telescope (JWST)

Desde 1996 la NASA, la agencia espacial europea (ESA) y la agencia espacial canadiense (CSA) han estado trabajando de manera conjunta en el diseño y construcción del sucesor del Hubble Space Telescope (HTS). Conocido inicialmente como Next

logoGeneration Space Telescope (NGTS) y renombrado más tarde como James Webb Space Telescope (JWST) en honor a quien lidero la misión Apollo en los años 60’s, el JWST será el telescopio espacial más complejo y poderoso jamás construido. Muestra de ello es el desarrollo de varias tecnologías innovadoras en el marco de este proyecto, como el espejo primario formado por 18 segmentos hexagonales chapados en berilio ultraligero, que se despliegan y ajustan después del lanzamiento; un parasol de cinco capas que atenúa el calor del sol más de un millón de veces; un refrigerador criogénico, así como los cuatro instrumentos agregados al telescopio (cámaras y espectrómetros) con detectores capaces de registrar señales extremadamente débiles. (NASA, 2018).

El JWST, junto con el High Definition Space Telescope (HDST) será uno de los telescopios más ambiciosos de la última década, su lanzamiento está programado para marzo de 2021 a través de un cohete Ariane 5 desde la Guayana Francesa (CSA, 2015).

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Posteriormente se posicionará a 1.5 millones de kilómetros de la tierra en el frío y oscuro espacio,  donde el JWST estará habilitado para descubrir objetos miles de veces más lejanos y débiles que los telescopios actuales, ayudando así a los astrónomos del mundo en sus estudios sobre cada fase en la historia de nuestro universo, desde los primeros resplandores luminosos después del Big Bang, hasta la formación de sistemas solares capaces de soportar la vida en planetas como la Tierra y la evolución de nuestro propio Sistema Solar. Además, el JWST estudiará una serie de temas clave en la astrofísica moderna, con el objetivo de proporcionar a los astrónomos y físicos la información necesaria para comprender la formación de galaxias, estrellas, planetas y en última instancia, la vida.

Según las agencias que conforman el proyecto, el JWST tiene como meta los siguientes realizar estudios en estos cuatro temas:

  • El fin de la edad oscura: buscan identificar las primeras estrellas y galaxias, y observar cuándo y cómo ocurrió la reionización, así como la primera luz.
  • Conformación de las galaxias: examina cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias, investiga la formación y redistribución de elementos pesados ​​y analiza el papel de los agujeros negros en la evolución de las galaxias.
  • El nacimiento de las estrellas y los sistemas protoplanetarios: se centra en el nacimiento y el desarrollo temprano de las estrellas y la formación de planetas.
  • Los sistemas planetarios y los orígenes de la vida: estudian las propiedades físicas y químicas de los sistemas planetarios (incluido el nuestro) e investigan el potencial de vida en otras partes del Universo.

Instrumentos del JWST

Partes JWST

Los instrumentos de Webb se encuentran dentro del Módulo de Instrumentos de Ciencias Integradas (ISIM), que es uno de los tres elementos principales que componen el sistema de vuelo del Observatorio del Telescopio Espacial James Webb. Los otros son el Elemento del Telescopio Óptico (OTE) y el Elemento de la Nave Espacial (Bus de astronave y protector contra el sol).

El ISIM es el corazón del Telescopio Espacial James Webb, lo que los ingenieros llaman la carga principal (NASA, 2018). Alberga los cuatro instrumentos principales que detectarán la luz de estrellas y galaxias distantes y de planetas que orbitan alrededor de otras estrellas:

  • Cámara infrarroja cercana, o NIRCam, proporcionada por la Universidad de Arizona
  • Espectrógrafo de infrarrojo cercano, o NIRSpec, proporcionado por ESA, con componentes proporcionados por NASA / GSFC.
  • Instrumento de infrarrojo medio, o MIRI: proporcionado por el consorcio europeo con la Agencia Espacial Europea (ESA) y por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL)
  • Fine Guidance Sensor / Near InfraRed Imager y Slitless Spectrograph, o FGS / NIRISS, proporcionado por la Agencia Espacial Canadiense.

(Video complementario: Despliegue en el espacio del JWST)

Cómo funcionan las partes principales del JWST

  1. Espejo primario: recoge continuamente la luz de objetos como el agua de lluvia en un techo.
  2. Espejo secundario: la luz rebota hasta el espejo secundario, concentrando el haz. La luz luego pasa por el centro del espejo primario a la parte posterior del telescopio, donde están ubicados los instrumentos científicos y donde la luz se divide en diferentes componentes para su posterior estudio.
  3. Protector solar: desvía el calor del sol, la tierra e incluso los componentes electrónicos de Webb de interferir con los instrumentos científicos ubicados detrás del espejo primario del telescopio.
  4. Spacecraft Bus: Proporciona las funciones de soporte para las operaciones del telescopio, que incluyen: energía eléctrica, control de actitud (la posición del telescopio), comunicaciones, comando y manejo de datos, sistema de propulsión y control térmico.
8542011795_87ab654a17_z.jpgNASA/Chris Gunn

Críticas al proyecto

Concebir, investigar y construir las herramientas de investigación más grandes y valiosas de la ciencia, como el Gran Colisionador de Hadrones o los telescopios espaciales Hubble y James Webb, requieren docenas de años, cientos de paneles de expertos, reuniones de equipo, miles de millones de dólares, y el apoyo burocrático de varios gobiernos. En el caso del JWST, ya han varios los aplazamientos (2013 & 2018) y sobrecostos que han puesto en duda el futuro de dicho proyecto. Recientemente el lanzamiento del JWST fue pospuesto para marzo del 2021 debido a una falla ocurrida durante la fase de pruebas, lo cual ha aumentado exponencialmente su costo (Young, 2018). Por lo tanto, no debería sorprender que, aunque no volará hasta al menos mediados de la década de 2030, los astrónomos ya estén planeando el próximo gran observatorio espacial, actualmente conocido como Telescopio Espacial de Alta Definición (HDST) (Heynes, 2017). El cual, a pesar de estar en tierra, contará con un espejo de 30 metros y otras tecnologías que lo harán mucho más potente, situación que ha llevado a los expertos a mencionar que tal vez el JWST no sea el verdadero sucesor del Hubble, sino el HDST.

No obstante, cabe mencionar, que, aunque actualmente se estén construyendo la próxima generación de telescopios espaciales, este hecho no significa que las herramientas que ya observan el espacio van a ser descartadas o ya no son de utilidad, de hecho, las agencias espaciales y grupos de investigación astronómica, conciben todas estas herramientas como una red, que, al contar con instrumentos tan específicos, en vez de sustituirse entre ellos, se complementan. Visto de otra manera, cada proyecto que ve la luz, es solo una parte del complejo y vasto haz de opciones que el ser humano tiene para observar el cielo y obtener respuestas a las preguntas que hasta la fecha aún nos inquietan: ¿Cómo se formo el universo? ¿hay vida en este? ¿estamos realmente solos?

JWST

Referencias

YOUNG, M. (2018). James Webb Telescope Delayed Until 2020. Sky & Telescope136(1), 9.

HAYNES, K. (2017). Meet the Next-Generation Space Telescope. Discover38(6), 84-90.

James Webb Space Telescope, NASA. (2018). About Webb. Recuperado de https://jwst.nasa.gov/about.html

Canadian Space Agency. (2018). James Webb Telescope. Recuperado de http://www.asc-csa.gc.ca/eng/satellites/jwst/default.asp

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