Un telescopio espacial permitirá ver las primeras galaxias

Desarrollado durante veinte años, el James Webb está siendo sometido a las últimas pruebas en los Estados Unidos; será lanzado en la primavera de 2019

SAN CARLOS DE BARILOCHE.– Dentro de la enorme sala que alguna vez albergó los componentes del programa Apolo, en el Centro Espacial Johnson, de Houston, Estados Unidos, espera celosamente custodiado y en un ambiente con menos partículas que un quirófano el más complejo proyecto científico de la NASA: el telescopio espacial James Webb (JWST), sucesor del Hubble, que abrirá una ventana a horizontes nunca antes vistos por la humanidad, y cuya fecha prevista de lanzamiento es la primavera de 2019.

Después de veinte años de desarrollo, se puede decir que el James Webb, un prodigio tecnológico que deja sin palabras, ya entró en la cuenta regresiva. “En octubre le hicimos un test óptico completo –explica el director científico de la misión, Matthew Greenhouse, que acaba de pasar por esta ciudad para participar en una conferencia internacional sobre galaxias distantes–. Iluminamos el telescopio y constatamos qué «ve». Es una prueba muy, muy complicada y costosa, pero afortunadamente todo está muy bien. En febrero, lo enviaremos a Los Ángeles, California, para agregarle su escudo solar, y luego lo montaremos en un camión para enviarlo a través del canal de Panamá hasta la Guyana francesa, en un viaje que durará veinte días”.

El telescopio espacial Hubble, que nos deslumbró con sus imágenes, “retrata” el universo a los aproximadamente mil millones de años. El James Webb será capaz de ver aún más allá, en la llamada “zona oscura”, un período inexplorado en el registro fósil del cosmos.

“Nos permitirá registrar el nacimiento de las primeras estrellas y galaxias que se formaron después del Big Bang –se entusiasma Greenhouse–. Y no sólo eso. También observará la atmósfera de exoplanetas en busca de la huella quí- mica de la vida”. A un costo de 8000 millones de dólares, el JWST es una de las misiones más difíciles que se hayan intentado, ya que viajará plegado a bordo de un cohete Ariane 5 de la Agencia Espacial Europea y deberá ser desplegado en forma robótica en el espacio. “A diferencia de lo que sucedió con el Hubble, no podremos enviar a los astronautas para hacerle correcciones –aclara el científico–. Nada puede fallar”.

Graduado de geólogo, pero ansioso por hacer “algo significativo para la humanidad”, el ahora astrofísico se sumó al proyecto en 1997, un año después de su puesta en marcha. Había iniciado su carrera desarrollando instrumentos para un telescopio que sería remontado hasta la estratósfera en un globo. “Eran los primeros días de la astronomía del infrarrojo –recuerda–, que casi no puede hacerse desde la superficie del planeta, porque el vapor de agua absorbe ese tipo de luz”.

Detective estelar

Al formarse, las estrellas están muy calientes y emiten luz ultravioleta, pero cuando esta viaja hacia nosotros a través del universo en expansión, sus ondas se alargan y se desplazan hacia el extremo infrarrojo del espectro. Por eso, el James Webb será clave para observar la gestación de galaxias, estrellas y sistemas planetarios. Las hipótesis existentes sugieren que el medio interestelar contiene nubes gigantes de gas y polvo. A veces, estas colapsan y empiezan a calentarse hasta el punto en que se desata la fusión nuclear y comienzan a brillar.

“El JWST será ideal para entender la dinámica de la formación estelar hasta un punto que todavía no podemos prever –asegura Greenhouse–. Más cerca de casa, permitirá estudiar el disco de residuos que hay alrededor de nuestra propia estrella, la materia primordial de la que se formó el Sistema Solar”.

Claro que todo esto es más fácil decirlo que hacerlo. Cuando los

científicos e ingenieros por primera vez trazaron sus ideas en lápiz y papel, se dieron cuenta de que necesitarían siete veces la capacidad del Hubble para observar esa luz extremadamente tenue. Eso exigía un espejo muy grande, lo que a su vez entrañaba otros dos desafíos: cómo enviar algo tan voluminoso al espacio y, dado que cualquier cuerpo caliente emite radiación infrarroja, cómo mantenerlo suficientemente frío.

“Todo lo que está por encima del cero absoluto emite luz infrarroja –explica Greenhouse–. Si en este momento tuviéramos puestos anteojos infrarrojos, veríamos cómo surge de nuestros cuerpos. De modo que si no lo enfriáramos bien, el JWST se enceguecería con su propia emisión”. Tuvieron que diseñar un sistema que pudiera mantenerse a ¡-232 grados! Era impensable encontrar un refrigerador mecánico para congelar un objeto de seis toneladas, de modo que fue necesario pensar en algo inédito: lo pondrán en un punto especial del espacio, a 1.609.000 km de distancia en dirección opuesta al Sol (el segundo punto de Lagrange del sistema Sol-Tierra).

Ese sitio tiene una propiedad especial que hace posible la misión: todas las fuentes de calor (el Sol, la Tierra y la Luna) están en la misma dirección. “Pero además nos dimos cuenta de que necesitaríamos un escudo solar gigantesco que permitiera mantener el telescopio a la sombra –agrega el investigador–. Tiene cinco capas de 24 por 12 metros de un material plástico muy liviano, Kapton, recubierto de aluminio y silicio. Y como fue necesario darle cierta curvatura para que no reflejara la luz hacia el telescopio, entonces cada una consiste de 50 piezas cosidas”.

Gigantesco origami

Otro desafío fue encajar un espejo de grandes dimensiones en el cohete. Optaron por una arquitectura segmentada, es decir que combina 18 hexágonos que viajarán plegados y serán desplegados en órbita.

“Este origami involucra 40 estructuras y 176 mecanismos de liberación –detalla Greenhouse–. Y ninguno puede fallar”.

Dado que el espejo está sometido a cambios de temperatura, fue imprescindible encontrar un material que no se expandiera a menos de 200 grados bajo cero: berilio cubierto de oro. Fabricarlo fue una proeza que llevó nueve años, igual que la estructura que sostiene los 18 fragmentos. Como sufre cambios de temperatura de 300 grados, fue necesario diseñarlo para que sus más de 3000 piezas tuvieran un índice muy, muy bajo de expansión.

Para hacerse una idea de la creatividad tecnológica que fue necesario poner a punto para construir esta maravilla, baste con mencionar que antes de que los astrónomos pudieran siquiera soñar con tener este ojo en el espacio fue necesario crear y perfeccionar diez tecnologías que no existían. Pero si todo funciona como está previsto, el JWST ayudará a arrancarle al cosmos respuestas sobre misterios astronómicos que nos perturban desde el amanecer de la humanidad.