El telescopio espacial James Webb de la NASA acaba de llegar a su destino final, en torno a un punto del espacio con propiedades gravitatorias especiales conocido como segundo punto de Lagrange, o L2. El observatorio de 10.000 millones de dólares podría pasar allí 20 años o más, contemplando el espacio profundo y obteniendo información sin precedentes sobre el Universo.

El James Webb, el telescopio más complejo jamás construido, emprendió su camino hacia L2 el día de Navidad. Por fin, el pasado 24 de enero, encendió un conjunto de propulsores y se situó en órbita alrededor de ese punto. Allí, completará un giro cada seis meses, más o menos.

L2 se encuentra en el lado opuesto de la Tierra que el Sol y a unos 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta, una distancia cuatro veces mayor que la que nos separa de la Luna. En ese punto, la atracción gravitatoria conjunta del Sol y la Tierra compensa la fuerza centrífuga que empuja al telescopio en dirección contraria.

Solo hay un puñado de misiones espaciales que hayan viajado a L2, uno de los cinco puntos de Lagrange del sistema Tierra-Sol. Pero hay previstas más, ya que es una ubicación excepcional para observatorios astronómicos sensibles como el James Webb. «Hay un par de detalles únicos acerca de L2 que lo hacen ideal para las misiones astronómicas», confirma David Milligan, director de operaciones de la nave espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea.

Uno de ellos es la posibilidad de observar casi todo el cielo sin obstáculos. Los observatorios que orbitan alrededor de la Tierra, como el telescopio espacial Hubble, ven como el planeta bloquea una fracción considerable de su campo de visión durante gran parte del tiempo.

En cambio, el telescopio James Webb está de espaldas al Sol y siempre tiene nuestra estrella, la Tierra y la Luna detrás de él. «L2 es fantástico porque los objetos más brillantes —el Sol, la Tierra y la Luna— quedan en el mismo lado de la nave espacial», apunta Karen Richon, ingeniera que dirige el equipo de dinámica de vuelo del telescopio James Webb en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA. «Se puede construir un gran escudo solar y bloquear los tres en todo momento.»

Y eso es justo lo que hace el James Webb. Desde L2, su escudo del tamaño de una pista de tenis bloquea el Sol constantemente, mientras su espejo primario de 6,5 metros de ancho escudriña la oscuridad del espacio profundo. El observatorio estudiará una serie de objetos astronómicos, como las galaxias más lejanas del Universo, las atmósferas de los exoplanetas y los polvorientos lugares donde nacen las estrellas.

La importancia del frío

La otra gran ventaja de L2 es que hace frío. Las misiones que giran alrededor de la Tierra a veces reciben luz solar y otras no, por lo que experimentan enormes cambios de temperatura que hacen que los equipos se expandan y se contraigan.

Así, los aparatos que necesitan permanecer fríos funcionan mejor en L2, donde la temperatura es mucho más estable. Los cuatro instrumentos científicos del telescopio James Webb operan a temperaturas de unos −233 grados Celsius (40 grados por encima del cero absoluto) para detectar débiles destellos de calor procedentes de estrellas, galaxias y otros objetos cósmicos.

Los puntos de Lagrange llevan el nombre del matemático Joseph-Louis Lagrange, que en 1772 los descubrió como lugares donde un cuerpo pequeño puede orbitar de manera concertada con dos masas mayores. Eso hace de L1 y L2, los puntos de Lagrange más cercanos a la Tierra, lugares obvios para desarrollar la exploración espacial.

«Existe una ruta natural desde la Tierra hacia esos lugares», afirma Kathleen Howell, ingeniera aeroespacial de la Universidad Purdue. Sin embargo, «hasta las últimas décadas no hemos comprendido que estaba ahí».

La primera nave espacial que viajó a un punto de Lagrange fue el Explorador Internacional del Sol y la Tierra 3 (ISEE-3) de la NASA, que se lanzó en 1978 y se dirigió a L1, un punto situado entre el Sol y la Tierra. Esa misión demostró que era posible poner una nave espacial en órbita alrededor de un punto de Lagrange, señala Howell. En 1995, la ESA también envió el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO) a L1; esa y otras misiones siguen estudiando el Sol y la meteorología espacial desde ese punto.

La primera misión que operó desde L2 fue WMAP, un satélite de la NASA que estudió el resplandor de la gran explosión entre 2001 y 2010. La ESA ha enviado varias naves espaciales a L2, incluido el ya desaparecido observatorio espacial Herschel, dedicado (igual que el James Webb) a la astronomía infrarroja. Actualmente hay otras dos naves en L2: la misión Gaia de la ESA, dedicada a cartografiar nuestra galaxia, y el observatorio ruso-alemán Spektr-RG. Los tres instrumentos están en órbitas diferentes, aclara Milligan, por lo que no hay peligro de que choquen entre ellos. Además «el espacio es enorme», añade.

Propulsores y vida útil

Ninguna nave espacial se sitúa justo en el punto L2, porque es inestable desde el punto de vista gravitatorio. «En realidad nunca llegamos a L2, solo nos acercamos», comenta Richon. El telescopio James Webb viaja a lo largo de una elipse cuyo semieje mayor (la máxima distancia entre la nave y L2) oscila entre 250.000 y 832.000 kilómetros. El instrumento nunca está a la sombra de la Luna, lo que permite que sus paneles solares permanezcan completamente cargados y que sus antenas se comuniquen en todo momento con la Tierra.

Para permanecer en esa órbita, el telescopio James Webb necesita hacer pequeños ajustes aproximadamente cada tres semanas, encendiendo sus propulsores para seguir girando alrededor de L2. Si no lo hiciera, la nave se perdería en el espacio interplanetario. Si nada se tuerce, la vida útil del telescopio dependerá del momento en que se agote el combustible que transporta para efectuar esas maniobras.

Pero la NASA está buscando formas de mantener en funcionamiento las misiones que giran en torno a L2 más allá de su vida útil prevista. En teoría, el telescopio James Webb podría recibir la visita de una nave espacial robótica que le suministrara más combustible. Howell también ha diseñado órbitas para que una nave espacial de mantenimiento viaje desde una estación espacial que funcionaría como «pasarela» cerca de la Luna hasta L2 y vuelta. Entre las futuras misiones que viajarán a L2 se encuentran el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para 2027, y las misiones de búsqueda de exoplanetas Plato y Ariel de la ESA, que despegarían en 2026 y 2029, respectivamente.

La entrada en órbita alrededor de L2 del telescopio James Webb se produce apenas un mes después de su despegue. En ese tiempo ha debido realizar complicadas operaciones, como el despliegue de su escudo solar. El 8 de enero, superó un hito cuando extendió el último segmento de su espejo primario. Desde entonces, los ingenieros han estado ajustando la alineación de los 18 segmentos hexagonales que componen el espejo. Ahora, pasarán cuatro meses enfriando y calibrando sus cuatro instrumentos científicos antes de que comience a realizar observaciones científicas, algo que no ocurrirá antes de junio.

El telescopio James Webb es una colaboración entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense.

chistes de alejandra /Noticias de Naturaleza

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.



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