30 junio 2010

Punto "L2", lugar perfecto para telescopio James Webb (JWST)




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El Telescopio Espacial James Webb no orbitará en torno a la Tierra como lo hace el Telescopio Espacial Hubble, sino que lo hará alrededor del punto L2. L2 es la abreviatura del segundo punto de Lagrange, un maravilloso accidente producto de la gravedad y de la mecánica orbital, lo que le confiere ser el lugar perfecto para "aparcar" un Telescopio Espacial. Existen cinco "Puntos de Lagrange", son áreas donde la gravedad del Sol y de la Tierra alcanza un equilibrio, por lo que una nave en cualquiera de estos puntos puede permanecer en una posición fija respecto a la Tierra y al Sol, con una cantidad mínima de energía necesaria para la corrección del rumbo.

Aunque el nombre L2 suene futurista, en realidad honra al matemático y astrónomo Joseph-Louis LaGrange, nacido en 1736, y que realizó grandes contribuciones a la mecánica clásica y celeste. Lagrange estudió el problema "de los tres cuerpos", es decir, tres cuerpos orbitando entre sí, para la Tierra, la Luna y el Sol. En 1772 encontró una solución que marcaba la existencia de cinco puntos estables en los cuales se podía poner un objeto y hacer que se quedara fijo en su lugar en relación con los otros dos cuerpos. En el caso de L2, esto ocurre a unos 930.000 kilómetros de distancia de la Tierra en dirección exactamente opuesta a la del Sol.

La Tierra, como sabemos, orbita alrededor del Sol una vez cada año. Normalmente, un objeto ubicado a casi un millón de kilómetros más lejos del Sol, se movería más lentamente, tomando más de un año en completar su órbita alrededor del Sol. Sin embargo, en el L2, exactamente alineado con el Sol y la Tierra, la gravedad añadida de los dos grandes cuerpos tirando en la misma dirección da a la nave un impulso extra de energía.

Los cinco "Puntos de Lagrange".


Una nave en cualquiera de estos puntos puede permanecer en una posición fija respecto a la Tierra y al Sol.


Detalles del James Webb Space Telescope (JWST).


¿Por qué enviar el telescopio al punto L2?

Cuando los astrónomos empezaron a pensar en qué punto debían colocar el telescopio hubo varias opiniones al respecto. Para empezar, el Telescopio James Webb verá en su totalidad el Universo en luz infrarroja, la que comúnmente se conoce como la radiación del calor. Para dar al telescopio las mejores posibilidades de detección de objetos distantes, es necesaria una temperatura lo más fría posible.

"Una gran ventaja del espacio profundo (como L2) en comparación con la órbita terrestre es que podemos irradiar el calor", dijo Jonathan P. Gardner, científico del proyecto en la misión del Telescopio Webb y director del Laboratorio de Cosmología Observacional de la NASA. "Webb trabaja en el infrarrojo, que es la radiación del calor. Para ver la luz infrarroja de las estrellas y galaxias distantes, el telescopio tiene que estar frío.

Un parasol grande protegerá a Webb de la luz solar y de la claridad de la Tierra, dejándolo enfriar a 225 grados Celsius bajo cero. Para que el parasol sea eficaz, Webb tiene que estar colocado en un punto donde la Tierra y el Sol se encuentren en la misma dirección. Este dispositivo sería básicamente de unos 50 metros de diámetro que orbitaría a cierta distancia del telescopio (unos 50000 km) y que podría ocultar la luz de la estrella a estudiar, revelando la presencia del planeta. Usando este parasol, se podrían estudiar unas 26 estrellas candidatas mediante un total de 70 observaciones, número dictado por la cantidad máxima de combustible que podría llevar el parasol. Con el Sol y la Tierra en la misma parte del cielo, el Telescopio Webb podrá disfrutar de una bella vista y sin trabas del Universo.


En la secuencia se puede observar el proceso de lanzamiento y colocación del JWST junto al parasol Starshade.


Detalles del parasol (starshade) cuya forma destaca por la formación en pétalos.


En comparación, el Telescopio Espacial Hubble,en una órbita terrestre baja, entra y sale de la sombra de la Tierra cada 90 minutos. Esto puede limitar la capacidad del telescopio. El Telescopio Espacial Spitzer, otro telescopio infrarrojo, está en órbita alrededor del Sol y alejándose de la Tierra. Spitzer está ya a más de 100 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, y, finalmente, su camino lo llevará al otro lado del Sol.

Una vez que ya no podamos comunicarnos con el Spitzer, significará que está al final de su vida y de su misión. Por el contrario, un beneficio importante de estacionamiento en L2 es la facilidad de las comunicaciones. En esencia, el telescopio Webb estará siempre en el mismo punto del espacio. "Podemos tener comunicación continua con Webb a través de la Red del Espacio Profundo (DSN)", dijo Gardner.

Incluso antes del telescopio Webb, L2 ha sido conocido por los astrónomos como un buen lugar para los observatorios en el espacio. Ya hay varios satélites en la órbita L2, incluidos el WMAP, Herschel y Planck. Pero hay mucho espacio para otro vecino, y el telescopio Webb se dirigirá a L2 en un futuro próximo.

El telescopio Webb es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.

Fuente: NASA


Quantum opina:

Este telescopio tendrá la misión de encontrar las primeras galaxias que se formaron en el universo más joven, hace centenares de millones de años, conectando así el Big Bang con la Vía Láctea. El James Webb intentará vislumbrar algo a través de nubes de polvo para ver estrellas de sistemas planetarios que estén todavía en su fase de formación y que hasta ahora no se podían ver con claridad.

Los tres elementos principales de Webb – el Módulo Integrado de Instrumentos Científicos, el Elemento del Telescopio Óptico y la propia nave – procederán a través de la producción de hardware, montaje y pruebas antes de su entrega para la integración y las pruebas de observatorio que está actualmente programado para comenzar en 2012. La integración de todos los elementos del James Webb y las pruebas finales durarán unos 22 meses, desde 2011 hasta 2013. Después será lanzado e iniciará su largo viaje.

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