James Webb: ingeniería en Origami

Mis queridos Amigos de Newton. Aquí su astrofísico de cabecera reportando las noticias que sí importan.

Hoy no les voy a hablar de nostalgia ni recuerdos personales. Hoy les voy a contar de algo muy impresionante: Desplegar un instrumento, que es muy grande y muy delicado, del tamaño de una cancha de tenis. A eso sumarle que es en el espacio. Hoy les voy a platicar del telescopio James Webb.

El 25 de diciembre de 2021, A bordo de un cohete Ariane 5 despegó desde la Guayana Francesa. Como se imaginarán, también vi la transmisión en vivo de la NASA y disfruté como siempre el inicio de una odisea cuya finalidad era poner lentes a la humanidad. Un instrumento que tardó, desde su concepción en 1996 casi 25 años para comenzar a husmear las entrañas del universo.

Esa navidad de 2021, mientras la mayoría de las personas disfrutaban los regalos, los romeritos y el recalentado. La NASA monitoreaba el despegue y luego despliegue del telescopio espacial más increíble y sofisticado que la humanidad haya fabricado. Hay que ponernos a pensar por un momento cómo realizar semejante hazaña.

Estamos hablando de un telescopio del tamaño de una cancha de tenis. Desde la concepción en el escritorio. Todo lo que se pone en órbita, en este caso el Webb orbita, no la tierra sino al Sol, debe considerar el peso, el tamaño, la resistencia al despegue, es decir todo. En ese sentido la NASA ha trabajado mucho con modelos que justamente se basan en el Origami. Aquí llega el primer gran reto. Cada cohete tiene capacidad de carga y espacio definido. En ese sentido el Arianne 5 es de los más fuertes y espaciosos. No podemos perder de vista lo complicado que es fabricar un telescopio gigante, aunado a eso, hacerlo Transformer  y empacarlo como origami.

El despliegue fue una coreografía de la ingeniería. Un deleite visual y tecnológico. Un solo error y se convertía en el objeto más caro de la historia que no serviría para nada, sólo para flotar con estilo.

El destino del Webb no era orbitar la tierra como un satélite. Su destino era el punto L2 de Lagrange. Les platico un poco. Se fue a ese punto especial del sistema Tierra-Sol, a unos 1.5 millones de kilómetros. En donde la gravedad del sol y la tierra se equilibran, esto permite ser un lugar privilegiado que no requiere mayor esfuerzo y combustible para conservar su posición. 

El espejo principal está formado por 18 hermosos segmentos hexagonales recubiertos de oro que también iban plegados como alas cerradas. Cada uno cuenta con varios actuadores que en su momento deberían acomodarse con una alineación y ángulo perfecto para poder funcionar como un espejo gigante. En el espacio, se fueron desplegando hasta formar ese panal dorado que ya es icono. No era solo abrirlos, era abrirlos con precisión nanométrica. Uno solo podría causarle miopía.

El Webb observa el espacio en el espectro infrarrojo de la luz. Eso significa que tiene que estar extremadamente frío. Cualquier fuente de calor nublaría su vista. Para lograrlo, lleva un escudo de 21.2 x 14.2 metros, compuesto por 5 capas de Kapton, material muy delgado desarrollado para ser un escudo térmico.

Este escudo se desplegó como si estuvieran tendiendo las sábanas de la cama, pero sin gravedad, solo que con tolerancias de ingeniería perfectas. Cada capa tenía que separarse, tensarse, alinearse. Todo esto sin falla, sin rasgarse. Debía todo ser perfecto, por cierto, en 2018 ese proceso falló en la tierra y debieron corregir para que en el espacio no hubiera ningún problema. Si eso fallaba el telescopio se calentaría y se quedaría ciego. Todo eso le permite mantener del lado que da al Sol y a la Tierra diferencias de temperatura muy locas. De un lado casi 100° centígrados y del otro -223 centígrados. Por un lado, la oscuridad permanente hacia el frío constante del universo, del otro el Sol y 3 planetas rocosos.

El despliegue completo, así como su llegada al punto L2 tomó alrededor de 30 días. Días de tensión silenciosa, treinta días donde cada paso merecía una pequeña celebración. Sobre todo, porque no había forma alguna de intervenir. Era como ver una cirugía a distancia sin forma alguna de poder tocar al paciente.

Luego que fueron llegando las confirmaciones exitosas de cada paso. Sucedió todo por lo que se trabajó tantos años: empezaron a llegar las primeras imágenes que no solo eran buenas. Eran increíblemente buenas. Desde la primera nos dimos cuenta de que el Webb reescribiría todo lo que sabemos del universo, fotos más profundas y más precisas de lo que nos atrevimos a esperar. Se que mis líneas no le hacen justicia a lo que realmente pasó. Les comparto un enlace donde una simulación muestra esta danza cósmica orquestada desde este pálido punto azul, diría Sagan.

Imagen Hubble (izquierda) Y Webb (derecha)

Puntos de Lagrange

Despliegue del James Webb