Las pruebas rigurosas son la base de cualquier misión espacial exitosa. El telescopio espacial James Webb (JWST) estará a un millón de millas de distancia cuando despliegue su protector solar de misión crítica, y si no funciona según lo planeado, eso es todo. Juego terminado.
El Webb es el telescopio espacial más avanzado jamás construido. Es un telescopio infrarrojo y muy sensible. Pero para lograr la extrema sensibilidad que le permitirá estudiar exoplanetas y el lejano universo primitivo, debe mantenerse fresco. Muy genial. Y ese es el trabajo del escudo solar.
El protector solar es crítico en el diseño del telescopio. James Webb estará en el punto 2 de Lagrange (L2), en una órbita de halo que mantiene a la Tierra, la Luna y el Sol detrás de él. El Sol es la principal fuente de calor para el telescopio, y la Tierra y la Luna son solo fuentes secundarias. El escudo bloquea efectivamente toda la energía proveniente de los tres cuerpos y mantiene el alcance ‘a su temperatura de funcionamiento, por debajo de -220 Celsius (-370 F; 50 K.)
Habrá una diferencia de temperatura extrema entre el lado del protector solar del JWST y el lado del alcance ‘. La NASA dice que el protector solar puede alcanzar temperaturas de 110 C (230 F; 383 K) lo suficientemente calientes como para hervir un huevo, mientras que el lado del telescopio sombreado estará lo suficientemente frío como para congelar oxígeno.
“Esta fue la primera vez que el protector solar fue desplegado y tensado por la electrónica de la nave espacial y con el telescopio presente encima. "
James Cooper, JWST Gerente de protección solar.
Los técnicos e ingenieros acaban de probar las cinco capas del escudo solar y colocar el escudo en la misma posición en la que estará en L2, a 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) de la Tierra. La NASA dijo en un comunicado de prensa que esas pruebas utilizaron los propios sistemas de la nave espacial para desplegar el escudo y que las pruebas fueron exitosas.
“Esta fue la primera vez que el protector solar fue desplegado y tensado por la electrónica de la nave espacial y con el telescopio presente encima. El despliegue es visualmente impresionante como resultado, y fue un desafío lograrlo ", dijo James Cooper, Gerente de Protección Solar del Telescopio Webb de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
El escudo solar es de cinco capas de un material llamado Kapton. Cada una de las capas tiene un grosor específico y están separadas por una distancia específica. El escudo también tiene costuras y otras características que lo refuerzan contra los meteoritos. Cada una de las capas está recubierta con aluminio, y las dos capas más cercanas al Sol, las capas 1 y 2, tienen lo que se llama un recubrimiento de "silicio dopado" para reflejar la energía ultravioleta del Sol de vuelta al espacio.
"Esta prueba mostró que el sistema de protección solar sobrevivió a las pruebas ambientales de elementos de naves espaciales, y nos enseñó sobre las interfaces e interacciones entre el telescopio y las partes de protección solar del observatorio", agregó Cooper. "Muchas gracias a todos los ingenieros y técnicos por su perseverancia, enfoque e incontables horas de esfuerzo para lograr este hito".
El autobús de la nave espacial de James Webb tiene aproximadamente el mismo tamaño que el Hubble. Pero el espejo del JWST es el doble del tamaño del Hubble. Es un espejo segmentado de berilio recubierto de oro de 6,5 m (21,3 pies) de diámetro que está compuesto por 18 segmentos hexagonales, con un área de recolección combinada de 25 metros cuadrados. De hecho, el espejo de oro de la Webb ya es un ícono cultural, aunque no se haya lanzado.
El espejo debe ser tan grande para cumplir sus objetivos de misión, que incluyen observar la luz de las primeras estrellas y galaxias en el universo y estudiar exoplanetas, entre otras cosas. Pero el espejo y el parasol requerido son demasiado grandes para caber en un cohete. Es por eso que tanto el espejo como el parasol se pliegan para su lanzamiento y solo se despliegan una vez que el telescopio está en camino a su destino, una maniobra complicada. No solo eso, sino que las pruebas se están haciendo en la gravedad de la Tierra, mientras que el despliegue real se llevará a cabo en ausencia de gravedad.
Y de eso se tratan todas las pruebas y re-pruebas. A diferencia del Hubble, que en la órbita terrestre baja era accesible para los astronautas para misiones de reparación, el JWST está fuera de su alcance. Es posible que una futura nave espacial pueda lidiar con James Webb para corregir cualquier error grave de implementación. Pero los componentes no se pueden reemplazar. En esencia, solo hay una oportunidad para que el espejo y su escudo solar se implementen correctamente.
Con esta importante prueba detrás de ellos, los ingenieros y técnicos ahora tienen que guardar cuidadosamente el protector solar en la configuración de lanzamiento, doblándolo en la posición exacta requerida para una implementación exitosa. Después de eso, más pruebas.
Todavía hay pruebas eléctricas exhaustivas que deben realizarse, así como pruebas mecánicas que imitan las fuerzas que experimentará el alcance durante el lanzamiento del cohete Ariane 5 que lo llevará al espacio. Luego habrá una prueba más del despliegue de James Webb y un almacenamiento final.
El lanzamiento está programado para el 30 de marzo de 2021. Ha habido una serie de retrasos para el JWST, que originalmente se suponía que se lanzaría en algún momento entre 2007 y 2011. Es una misión complicada y una pieza de tecnología complicada y costosa. La NASA es el desarrollador principal, pero tanto la Agencia Espacial Europea como la Agencia Espacial de Canadá han hecho contribuciones significativas.
Una vez que esté en su órbita de halo en L2, y si el despliegue va bien, hará un trabajo innovador. Y con suerte olvidaremos todos los retrasos.
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