¡Buen viaje! James Webb

San Joaquín de Flores, 03 de enero de 2022

El telescopio James Webb: un observatorio espacial construido y operado conjuntamente por la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA) y la colaboración de otros 17 países, fue lanzado con éxito el 25 de diciembre de 2021, a bordo de un cohete Ariane 5 desde la base espacial europea en la Guayana Francesa.

La iniciativa de desarrollar un observatorio espacial que pudiera ser el sucesor del telescopio Hubble se tomó entre 1989 y 1994 por la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio de EEUU (NASA).

El telescopio espacial James Webb (JWST) comenzó su desarrollo en 1996. Fue denominado inicialmente como Next Generation Space Telescope (NGST). En el 2002, después de varias modificaciones y etapas en las que, incluso, hubo de ser desestimado por las fuerzas políticas del momento, fue revalidado con un presupuesto inicial de 824,8 millones de dólares, se le cambió el nombre por el actual de James E. Webb, y se le adjudicó la construcción a la empresa TRW, aunque, durante ese mismo año, la compañía fue comprada por Northrop Grumman, convirtiéndose en Northrop Grumman Space Technology. El recién nombre de James Webb se le puso en honor al que fue segundo administrador de la NASA (entre 1961 y 1968), destacado por desempeñar un papel importante en el programa espacial Apolo que llevó el primer hombre a la Luna, y por establecer la investigación científica como actividad principal de la NASA.

Después de posteriores vicisitudes, durante su revisión en el 2.005, el presupuesto del proyecto total se estimó, aproximadamente, en 4.500 millones de dólares. Esto abarcaba: 3.500 millones para el diseño, desarrollo, lanzamiento y puesta en marcha; y otros 1.000 millones de dólares para diez años de operaciones. Ante los nuevos costos, se aceptó la colaboración de otras agencias espaciales: la ESA aportaría alrededor de 300 millones de euros, para lo que sería el lanzamiento, y la Agencia espacial canadiense (CSA) aportaría otros 39 millones de dólares canadienses.

Miles de piezas deben funcionar correctamente para desplegar el telescopio espacial James Webb de la NASA en su configuración final, todo mientras vuela a su destino a 1,5 millones de kilómetros.

Créditos: NASA / Chris Gunn

El diseño y fabricación de los distintos componentes del telescopio pasó por múltiples pruebas y verificaciones hasta que, en noviembre de 2015, comenzó el montaje de los segmentos hexagonales del espejo primario, que se realizó con un brazo robótico, y finalizó en febrero de 2016

Partes del Observatorio astronómico James Webb (JWST)

Credit NASA

Un proyecto complejo

El presupuesto, así como las fechas de lanzamiento, han ido siendo modificados según se han ido enfrentando y resolviendo cada una de las dificultades que fueron surgiendo durante su diseño y construcción.

Credit: Wipedia

El proceso final del telescopio se completó en su totalidad en noviembre de 2016, y se comenzaron a realizar los preceptivos e intensos procedimientos de prueba. En marzo de 2018, el parasol del telescopio se rasgó durante un despliegue de prácticas y la NASA volvió a posponer el lanzamiento hasta 2020.

La contienda política

El  proyecto y la fabricación del telescopio, debido a los continuos aumentos del presupuesto, ha pasado por varios momentos críticos, incluso el de su cancelación en varias ocasiones por el Comité de asignaciones de Comercio, Justicia y Ciencia de la Cámara de Representantes de EEUU, incluso estando algunos elementos de su programa en proceso de fabricación, aunque posteriormente se han tenido que dotar nuevamente  de fondos y reanudarlo, pero siempre ha estado inmerso en intensos debates entre los representantes políticos de  EEUU, continuamente bajo la amenaza de la falta de financiación para otros programas científicos espaciales.

Una revisión de los registros presupuestarios de la NASA señaló que el JWST estaba plagado de muchos problemas que han afectado a otros proyectos importantes de la NASA. Las reparaciones y pruebas adicionales demostraron: déficits iniciales del presupuesto del telescopio que no permitieron contar con una serie gastos para fallos técnicos (algunos previsibles), partidas presupuestarias preliminares omitidas, y una evaluación adicional necesaria para estimar las condiciones de lanzamiento extremas; extendiendo así el cronograma y aumentando los presupuestos aún más. En 2007, la ESA, para que se pudiera continuar con el proyecto, no tuvo más remedio que realizar una contribución adicional de 350 millones de euros. Con lo recaudado entre los fondos estadounidenses y de otros países, consultores internacionales previeron que no eran suficientes porque el valor total, sin incluir las operaciones ampliadas, estimaban que superaría los 10.000 millones de dólares una vez finalizado este.

El 27 de marzo de 2018, los funcionarios de la NASA anunciaron que el lanzamiento de JWST se retrasaría hasta mayo de 2020 o quizás más, y admitieron que el valor del proyecto podría superar los 8.800 millones de dólares.  En el comunicado de prensa, la NASA anunció que publicaría una estimación de gastos revisada después de que se determinara una nueva ventana de lanzamiento en cooperación con la ESA, que sería quien lo realizara.

Acoplamiento del telescopio JWST en el chete Arian 5. Credit NASA

En febrero de 2019, a pesar de presentarse críticas y oposición por algunos sectores sobre el aumento del presupuesto, el Congreso de los EEUU, autorizó una nueva evaluación, con lo cual aumentaba el límite de gastos de la misión en 800 millones de dólares, ascendiendo así a un total de 9.660 millones de dólares, superando con creces el estimado en anteriores fechas.

Un telescopio internacional

NASA, ESA y CSA colaboran en el telescopio desde 1996, y poco a poco han visto cada una de las agencias internacionales aumentar su participación para suplir los déficits tecnológicos y presupuestarios de los que adolecía, así como la colaboración de otras naciones en menor medida. NASA aporta la infraestructura básica necesaria, técnica y humana, para la fabricación.  ESA colabora en la construcción y en el lanzamiento, a cambio de una participación plena, representación y acceso al observatorio para sus astrónomos; además proporciona varios instrumentos, un cohete Ariane 5 para su lanzamiento, y mano de obra para apoyo durante las operaciones. El CSA proporciona un dispositivo muy importante: el sensor de guía fina, el generador de imágenes de infrarrojo cercano y el espectrógrafo, y más mano de obra para apoyar algunas de las intervenciones.

Desde el 2.005, un modelo realizado a escala real fue expuesto en varias ciudades de Europa y EEUU con el objetivo de mostrar al público como era realmente el telescopio: su tamaño, escala y complejidad del observatorio astronómico, así como despertar el interés de los espectadores por la ciencia y la astronomía en general, y también el de recaudar una mayor cantidad de fondos.

El lanzamiento

El día 13 de octubre de 2021, tras 16 días de viaje desde California, a bordo del buque MN Colibrí (construido especialmente para transportar piezas de cohetes Ariane 5 desde Europa a la Guayana Francesa), el JWST navegó por el Canal de Panamá, para atracar en Maracaibo: el puerto espacial europeo. La poca profundidad del río Kourou se dragó expresamente para garantizar que el buque tuviera una travesía segura, aprovechando la marea alta, y llegar a salvo a la plataforma de lanzamiento.

Llegada del telescopio espacial James Webb al puerto de Maracaibo en la Guayana Francesa.

Credit ESA

El telescopio pesa 6 toneladas, tiene más de 10,5 metros de altura y casi 4,5 metros de ancho en posición plegada, forma en la que se tuvo que transportar, en un contenedor de 30 metros de largo que, con el equipo auxiliar, pesaba más de 70 toneladas

En este transporte tan especial, se incluyó un vehículo articulado pesado, a bordo del buque, para transportar con cuidado el telescopio Webb desde el puerto a la base espacial. En las salas blancas de la base de lanzamiento que se utilizaron, como una protección adicional necesaria frente a una fortuita contaminación, se protegieron las paredes con filtros de aire y se cubrió el telescopio con una cortina especial aguardando a que se instalara en el cohete.

Después de su montaje, verificaciones y rectificaciones, que produjeron nuevos retrasos, el 25 de diciembre de 2021, se realizó su lanzamiento en un cohete Arian 5, bajo una alta expectación mundial.

Lanzamiento del JWST

Credit: NASA

James Webb el telescopio más potente del mundo

El telescopio espacial James Webb emprendió un viaje de un mes hasta su órbita de destino, en el segundo punto de Lagrange (L2): un punto estable gravitacionalmente, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Durante el primer mes de vuelo, Webb desplegó con éxito su parasol, del tamaño de un campo de tenis, para protección del calor recibido del Sol y de la propia Tierra pues posee algunos instrumentos que, para trabajar correctamente, deben enfriarse a una temperatura de -266º C (más de 30 grados más fría que los otros); posteriormente lo hará con el espejo primario, de 6,5 metros, con el que podrá detectar la tenue luz de estrellas y galaxias distantes con una sensibilidad 100 veces mayor que la de Hubble. Una vez que llegue a su objetivo, aun pasarán 6 meses más en su puesta a punto para quedar operativo.

Webb será el mayor y más potente telescopio jamás lanzado al espacio. Como heredero del telescopio espacial Hubble, está llamado a convertirse en el siguiente gran observatorio espacial de la Astronomía. Está diseñado para hacer descubrimientos revolucionarios en todos los ámbitos de la ciencia espacial.

Ciencia Webb

La ciencia de la espectroscopia permitirá a los astrónomos comprender mejor la física de los objetos en el espacio: de la misma forma que un prisma descompone la luz blanca del Sol en sus distintos colores (como un arcoíris), los espectrógrafos de Webb dividen la luz infrarroja en sus múltiples longitudes de onda, de este modo, ofrecen información detallada sobre los objetos observados: de qué se compone y cómo se mueve una galaxia, o qué elementos están presentes en la atmósfera de un exoplaneta.

Los objetivos científicos de Webb cubren una amplia gama de temas y abordarán muchas cuestiones abiertas en Astronomía, agrupadas en cuatro áreas principales:

Otros mundos: ¿Dónde y cómo se forman y evolucionan los sistemas planetarios? Gracias al campo en rápida evolución de los estudios de exoplanetas (planetas más allá de nuestro Sistema Solar), Webb podrá contribuir a preguntas clave como: ¿es la Tierra única? ¿Existen otros sistemas planetarios similares al nuestro? ¿Estamos solos en el Universo? Webb estudiará en detalle las atmósferas de una amplia diversidad de exoplanetas. Buscará atmósferas similares a la de la Tierra y las firmas de sustancias clave como metano, agua, oxígeno, dióxido de carbono y moléculas orgánicas complejas, con la emocionante esperanza de encontrar los componentes básicos de la vida. Webb también estudiará los planetas exteriores de nuestro propio Sistema Solar.

Credit ESA

El ciclo de vida de las estrellas: ¿Cómo y dónde se forman las estrellas? ¿Qué determina cuántos de ellas se forman y sus masas individuales? ¿Cómo mueren las estrellas y cómo impacta su muerte en el medio circundante? Las estrellas transforman los elementos simples del Universo en elementos más pesados ​​y, a través de explosiones de supernovas, los esparcen por todo el cosmos. Observando en la parte infrarroja del espectro, Webb será capaz de mirar a través de las envolturas polvorientas alrededor de las estrellas recién nacidas

El Universo temprano: ¿Cómo era el Universo primitivo? ¿Cuándo surgieron las primeras estrellas y galaxias? Por primera vez en la historia de la Humanidad, tendremos la oportunidad de observar directamente la formación de las primeras estrellas y galaxias. La visión infrarroja de Webb lo convierte en una poderosa máquina del tiempo que se remontará a más de 13.500 millones de años.

Galaxias a lo largo del tiempo: ¿Cómo evolucionaron las primeras galaxias con el tiempo? ¿Qué podemos aprender sobre la materia oscura y la energía oscura? Operando en longitudes de onda infrarrojas, Webb podrá observar la mayor parte de la luz de las primeras galaxias primordiales y revelar el nacimiento de estrellas envueltas en polvo y agujeros negros que absorben toda la materia. También arrojará luz sobre la materia oscura, el material que llena el Cosmos pero que no es directamente visible.

El telescopio espacial James Webb (JWST) revelará el Universo más lejano, oculto a nuestros ojos: estrellas envueltas en nubes de polvo; estudiará en detalle las atmósferas de una amplia diversidad de exoplanetas; buscará atmósferas similares a la de la Tierra y las bio-firmas de sustancias clave como metano, agua, oxígeno, dióxido de carbono y moléculas orgánicas complejas, con la emocionante esperanza de encontrar los componentes básicos de la vida; también analizará la luz de las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el Universo.

José María Moreno Ibáñez

AC/19.52

Referencias:

https://esamultimedia.esa.int/docs/science/Webb_LaunchKit_Spanish.pdf

https://webb.nasa.gov/index.html