El Instrumento Coronógrafo del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA estudiará planetas alrededor de otras estrellas. Componerlo requerirá un baile altamente coreografiado.
Los científicos han descubierto más de 5.000 exoplanetas, o planetas fuera de nuestro sistema solar. A medida que las tecnologías para estudiar estos planetas continúan avanzando, es posible que algún día los investigadores puedan encontrar signos de vida en exoplanetas que sean similares en tamaño, composición y temperatura a la Tierra. Pero para conseguirlo necesitarán nuevas herramientas, como las que se están probando en el Instrumento Coronógrafo en el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA. El instrumento científico bloqueará la luz de cada estrella distante que observe para que los científicos puedan detectar mejor los planetas alrededor de la estrella, y demostrará las tecnologías necesarias para estudiar planetas potencialmente habitables con futuras misiones.
El equipo del Coronógrafo ya diseñó el instrumento de vanguardia y construyó los componentes. Ahora tienen que juntar las piezas y realizar pruebas para asegurarse de que funcionan según lo previsto. “Es como si todos los afluentes separados finalmente se unieran para formar el río”, dijo Jeff Oseas, gerente de entrega de productos para el subsistema óptico del instrumento Coronagraph en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
El proceso se inició recientemente en el JPL y llevará más de un año. Una vez completado, el Instrumento Coronógrafo se enviará al Goddard Space Flight Center de la agencia (en Greenbelt, Maryland) y se incorporará al observatorio Roman.
La ingeniera del JPL, Gasia Bedrosian, lidera el proceso de ensamblaje y prueba como gerente de entrega de productos de prueba e integración del instrumento. Le gusta decir que, si bien la integración y las pruebas son técnicamente los últimos pasos en la construcción de un instrumento, en realidad son parte del proceso desde el principio.
En 2018, Bedrosian comenzó a trabajar en un conjunto de planos de ensamblaje para algo que nunca antes se había construido. Luego, ella y su equipo pasaron otros dos años colaborando con varios expertos en la materia y miembros del proyecto para revisar y ajustar el plan, asegurándose de que todas las piezas encajaran a tiempo y en el orden correcto. El proceso se asemejará a un ballet bien coreografiado que involucra grúas de servicio pesado, láseres y cámaras de vacío del tamaño de autobuses.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Aproximadamente del tamaño y la forma de un piano de media cola, el instrumento Coronagraph se compone de dos secciones principales que se apilarán una encima de la otra: el banco óptico y la plataforma electrónica del instrumento.
El más delicado de los dos es el banco óptico, que contiene 64 elementos, como espejos y filtros, diseñados para eliminar la mayor cantidad posible de luz estelar sin suprimir la luz de los planetas. Este enfoque para encontrar y estudiar exoplanetas se llama imagen directa y se espera que sea la mejor manera de estudiar las atmósferas y las características de la superficie de planetas rocosos similares a la Tierra. Algunos de los componentes ópticos del Instrumento Coronógrafo son tan pequeños que apenas son visibles a simple vista.
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.
La paleta, o capa inferior, alberga la electrónica que recibe instrucciones de la nave espacial y devuelve los datos científicos del instrumento Coronagraph. La electrónica también controla los componentes mecánicos del banco óptico, así como los calentadores del instrumento. El banco óptico se apilará con una grúa sobre el palet de electrónica. Debido a que las dos capas deben estar alineadas entre sí con una precisión de fracción de milímetro, el equipo utilizará láseres para colocarlas en la posición correcta en el transcurso de cuatro días.
Ojo para los detalles
Los equipos de integración y prueba a menudo usan modelos digitales en 3D del instrumento para ayudar a hacer sus planes, pero nada se puede comparar con ver el objeto en un espacio real. Es por eso que el equipo de coronógrafo hizo uso de un casco de realidad aumentada que permite a los usuarios ver una proyección virtual de un objeto 3D y el entorno que los rodea. El equipo del rover Mars Curiosity también los utiliza para ver en 3D el terreno marciano por el que pasa el rover.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
“Aprendimos mucho de ese ejercicio”, dijo Bedrosian. “Podríamos tener una idea de lo estrecho que sería el acceso en ciertos puntos de integración al acostarnos literalmente en el piso y obtener imágenes debajo del instrumento. Nos mostró cuándo sería beneficioso levantar todo el instrumento con una grúa, o si íbamos a necesitar una herramienta especializada para hacer nuestro trabajo en ese ángulo. Ayudó a que muchos de nuestros planes fueran más seguros y sencillos”.
Una vez ensamblado, el instrumento Coronógrafo se someterá a una serie de pruebas, incluido casi un mes de pruebas dinámicas para simular el viaje en cohete al espacio. Luego se colocará en una cámara de vacío que replica el entorno espacial para verificar que el hardware permanezca alineado y funcionando correctamente.
“Es emocionante por fin comenzar a juntar todas las piezas”, dijo Bedrosian. “Definitivamente es una gratificación retrasada, porque hemos pasado mucho tiempo preparándonos. Pero ahora que estamos aquí y los miembros de mi equipo están hablando sobre la llegada del hardware, puedo detectar la emoción en sus voces”.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Más información sobre la misión
El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman se administra en el Goddard Space Flight Center de la NASA (en Greenbelt, Maryland), con la participación del JPL y Caltech/IPAC (en el sur de California), el Space Telescope Science Institute (en Baltimore) y un equipo compuesto por científicos de varias instituciones de investigación. Los principales socios industriales son Ball Aerospace & Technologies Corp. (en Boulder, Colorado); L3Harris Technologies (en Melbourne, Florida); y Teledyne Scientific & Imaging (en Thousand Oaks, California).
El Coronógrafo de Roman fue diseñado y está siendo construido en el JPL, que administra el instrumento para la NASA. La ESA (Agencia Espacial Europea), la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), la agencia espacial francesa Centre National d’Études Spatiales (CNES) y el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) de Alemania, hicieron contribuciones. Caltech (en Pasadena, California) administra el JPL para la NASA.
Edición: R. Castro.