Mirar al cielo

La curiosidad del hombre a través de la historia nos ha llevado a construir diferentes instrumentos que nos han permitido obtener mayor cantidad de información para responder preguntas y tener más dudas. La capacidad visual del ser humano se ve limitada por la misma anatomía, esto llevo a que se inventara el microscopio, por medio de lentes la visión pudo ser amplificada para observar objetos muy pequeños de identificar a simple vista y se aplicó el mismo uso de lentes para observar el cielo que permitieron estudiar objetos muy lejanos con mayor precisión, gracias a los telescopios se sabe que la luna no es lisa, tiene cráteres, Saturno tiene anillos y Júpiter lunas.

Existen dos tipos de telescopios, refractor y reflector. Lo que los hace diferentes es que uno utiliza lentes y el otro tipo espejos. Un telescopio refractor utiliza dos lentes convergentes de forma convexa para enfocar la luz, el primer lente refracta la luz captando los rayos paralelos de un objeto, produciendo una imagen muy pequeña, el segundo lente se encarga de amplificar la imagen y hacerla más brillante para una mejor visualización. El segundo tipo de telescopio es reflector, utiliza espejos de forma cóncava para enfocar la luz en un punto, el primer espejo refleja la luz en un segundo espejo y este hacia el ocular.

Los telescopios en la Tierra enfrentaban un gran problema ya que al recibir luz, ésta tiene que pasar a través de la atmosfera perdiendo potencia al interactuar con las moléculas del aire. Factores meteorológicos tal como la presencia de nubes. Esto motivó a los científicos a lanzar telescopios al espacio para evitar interferencias y tener un mayor alcance de visibilidad para el estudio de objetos lejanos.

La radiación solar está compuesta por la combinación de radiaciones de energía diversa, la más débiles son las de mayor longitud de onda, mientras que las más potentes tienen una longitud de onda pequeña. El ojo del ser humanos sólo puede percibir una fracción de este intervalo, se denomina espectro visible y corresponde al rango desde 400 hasta 700 nanómetros. El espectro ultravioleta es menor a 400 nanómetros, mientras que el espectro infrarrojo es de 700 a 900 nanómetros.

1.-Diagrama radiaciones electromagnéticas longitud de onda

Hubble

 El telescopio espacial Hubble es del tipo reflector con espejos de 2.4m. de diámetro, tiene una longitud de 13.2m  y 12.2 kg, equivalente al tamaño de un autobús grande, fue lanzado a orbitar la tierra en 1990 a una distancia de 593 km, tarda aproximadamente 96 minutos en realizar un recorrido alrededor de la tierra, su fuente de alimentación es por medio de paneles solares que generan electricidad que es dirigida a cámaras para capturar las imágenes, motores que orientan y estabilizan la posición del telescopio, un sistema de refrigeración de la cámara infrarroja y espectrómetro que mantiene una temperatura de  -180°C . Hoy en día Hubble sigue en funcionamiento, han recibido diversas visitas para mantenimiento por astronautas, esto ha permitido que su tiempo de vida se ha prolongado. Este proyecto fue llevado a cabo por NASA en conjunto con la Agencia Espacial Europea. Los astrónomos con ayuda de las observaciones realizadas con el telescopio Hubble han podido verificar la existencia de agujeros negros, se han encontrado nuevas galaxias, explorado rincones lejanos en el cosmos, se confirma la expansión del universo y la existencia de energía oscura. Permite la medición de atmosferas en planetas fuera del sistema solar. Hubble envía imágenes y datos por medio de señales de radio hacia la tierra, estas señales son retransmitidas por medio de una satélite en órbita, que a su vez es nuevamente retransmitido a otro satélite que permite que los datos lleguen a una terminal.

El alcance de visión de Hubble va desde el espectro Ultravioleta - visible hasta cercano a infrarrojo (300 – 720 nanómetros).  El telescopio implicó una revolución en la astronomía, ha sido utilizado por más de 10 mil astrónomos los cuales han escrito más de 15 mil artículos de investigación, razón por la cual es considerado uno de los instrumentos científicos más productivos.

  3.-Hermana gemela de la Vía láctea fotografía Hubble

4.- N159 en la Gran Nube de Magallanes fotografía por Hubble

5.- Nebulosa de burbuja fotografía por Hubble

James Webb

El sucesor de Hubble es James Webb, un telescopio espacial que será lanzado a 1.5 millones de km de distancia de la tierra, orbitará el sol y no la tierra. Su espejo tendrá un diámetro de 12m y su cuerpo una longitud de 22 m, sus dimensiones son equivalentes a una cancha de tenis, y un peso de 6 500 Kg.

La observación de las primeras galaxias en el universo requiere un telescopio de espectro infrarrojo (700 – 900 nanómetros). Estrellas y planetas se esconden detrás de nubes de polvo que absorbe luz visible. Sin embargo, el espectro infrarrojo es capaz de penetrar las nubes de polvo y revelar que hay detrás.

El diseño de James Webb es muy interesante ya que no existe una nave tan grande que pueda transportar un objeto de tales dimensiones por lo que su espejo será plegable por medio de un ensamble conformado por 5 espejos en forma hexagonal, que al estar en órbita se desplegarán. El material de los espejos es Berilio metal ligero y resistente, cristal y una capa de oro, esta combinación le permitirá mantenerse a una temperatura de -233 °C sin sufrir daños.

Debido a la distancia en la que orbitará Webb no serán posibles las visitas de mantenimiento, este telescopio tiene un tiempo de vida aproximado a 5 años. Este proyecto es llevado a cabo por NASA, Agencia Espacial Europea y Agencia Espacial Canadiense.

7.- Fotografía de Nebulosa “Monkey Head” Espectro visible vs infrarrojo.

La principal diferencia entre ambos telescopios es que sus alcances de visión son para diferentes espectros de radiación sus capacidades son distintas además de la distancia a la que se encontrará uno de otro.

8.- Esquema distancia entre Tierra y Sol. (150 millones de Km)

9.- Esquema comparativo en distancia a orbitar Hubble vs James Webb

Nunca antes en la historia de la humanidad se ha lanzado algo tan grande, tan pesado y tan lejos al espacio, este proyecto representa una gran ambición y un gran reto para la ciencia e ingeniería. Gracias al esfuerzo, dedicación y colaboración de un sinfín de personas será posible el lanzamiento del telescopio espacial James Webb en el año 2020. Este ambicioso proyecto muestra una colaboración multidisciplinaria entre científicos, ingenieros, diferentes naciones, el uso de tecnología ya existente y nueva desarrollada.

Con este instrumento se espera obtener mayor cantidad de información que permita aclarar preguntas acerca del origen del universo, su expansión y una gran incógnita que consterna a la comunidad científica en la actualidad acerca de la energía oscura que constituye aproximadamente el 95% del universo, eso quiere decir que sólo conocemos el 5% del universo.

Cabe mencionar la colaboración de la ingeniera óptica mexicana Margaret Domínguez que su labor en el equipo, por parte de NASA, del diseño, construcción y verificación del espejo que utilizará el telescopio James Webb. Además de su labor como divulgadora de ciencia para que la sociedad mexicana cada día se interese más en temas de ciencia y tecnología.

Referencias bibliográficas

·        El telescopio Hubble. marzo 2019, de Astro Mía Sitio web: https://www.astromia.com/astronomia/telescopiohubble.htm

·        Webb vs Hubble telescope. Marzo 2019, de NASA Sitio web: https://jwst.nasa.gov/comparison_about.html

·        Gómez Ángel, El sucesor de Hubble: el telescopio espacial James Webb. Marzo 2019 de Cuaderno de cultura científica. Sitio Web: https://culturacientifica.com/2018/05/11/el-sucesor-del-hubble-el-telescopio-espacial-james-webb/

·        Probando los espejos del telescopio espacial James Webb. Marzo 2019, de ESA Sitio Web: https://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/Probando_los_espejos_del_Telescopio_Espacial_James_Webb

·        Conferencia impartida por Margaret Domínguez,  Marzo 2019,de Tecnolochicas papalote museo del niño.

·        40 fotos telescopio espacial Hubble. Abril 2019, de National geographic España Sitio Web: https://www.nationalgeographic.com.es/temas/telescopio-espacial-hubble/fotos/1/1

·        El telescopio espacial Hubble. Abril 2019, de The StarChild Team sitio Web: https://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/StarChild_Spanish/docs/StarChild/space_level2/hubble.html