El telescopio Webb llega a su destino final lejos de la Tierra

El ambicioso observatorio ha llegado a su hogar, cerca de un lugar gravitacionalmente estable llamado L2, para obtener una vista superior del Universo.

Esta imagen del telescopio Webb fue capturada por cámaras a bordo del cohete que lo lanzó al espacio, justo después de que los dos se separaran. Crédito: Arianespace, ESA, NASA, CSA, CNES (BY 2.0).

El Telescopio Espacial James Webb de la NASA acaba de llegar a su destino final: alrededor de un lugar gravitacionalmente especial en el espacio conocido como el segundo punto de Lagrange, o L2. El observatorio de 10.000 millones de dólares podría pasar 20 años o más allí, reuniendo información sin precedentes sobre el Universo mientras observa el espacio profundo.

Webb, que es el telescopio más complejo jamás construido, se ha estado dirigiendo hacia L2 desde su lanzamiento el día de Navidad. El 24 de Enero, encendió un conjunto de propulsores y se puso en órbita alrededor del punto L2, que rodeará una vez cada seis meses más o menos. L2 está en el lado opuesto de la Tierra desde el Sol, a unos 1,5 millones de kilómetros de distancia, o cuatro veces la distancia a la Luna. Allí, la atracción gravitacional combinada del Sol y la Tierra equilibra la fuerza centrípeta que tira de Webb en la dirección opuesta.

Solo un puñado de misiones espaciales han viajado a L2, que es uno de los cinco puntos de Lagrange en el Sistema Solar. Pero se planean más misiones, porque la ubicación es particularmente buena para observatorios astronómicos sensibles como Webb. «Hay un par de cosas únicas sobre L2 que lo hacen ideal para misiones de astronomía», dice David Milligan, gerente de operaciones de naves espaciales de la Agencia Espacial Europea (ESA) en Darmstadt, Alemania.

El JWST orbitará una posición gravitacionalmente estable en el espacio conocida como el segundo punto de Lagrange o L2. De los cinco puntos de Lagrange dos contienen naves espaciales.
Fuente: Adaptado en base a materiales del equipo científico de NASA/WMAP.

Esos incluyen la capacidad de mirar la mayor parte del cielo sin obstáculos. Los telescopios que orbitan la Tierra, como el Telescopio Espacial Hubble, tienen gran parte de su vista bloqueada por el planeta durante gran parte del tiempo. Mirando hacia el lado contrario del Sol, el telescopio Webb puede mantenerlo a este último, así como a la Tierra y la Luna, detrás de él. «L2 es realmente bueno porque tiene los objetos más brillantes, el Sol, la Tierra y la Luna, en el mismo lado en lo que respecta a la nave espacial», dice Karen Richon, Ingeniera que dirige el equipo de dinámica de vuelo del Telescopio Webb en la NASA, en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland. “Puedes hacer un gran parasol y bloquear los tres todo el tiempo”.

Eso es exactamente lo que hace Webb. Desde L2, su parasol del tamaño de una cancha de tenis siempre bloquea el Sol, mientras que su espejo principal de 6,5 metros de ancho mira hacia la oscuridad del espacio profundo. Webb estudiará una serie de objetos astronómicos, incluidas las galaxias más distantes del Universo, las atmósferas de los planetas extrasolares y las guarderías estelares envueltas en polvo.

Recepción fría

La otra gran ventaja de L2 es que hace frío. Las misiones en órbita terrestre entran y salen de la luz solar en cada órbita, experimentando grandes cambios de temperatura que hacen que los equipos se expandan y contraigan. Los instrumentos científicos que tienen que permanecer fríos para funcionar, funcionan mejor en L2, donde la temperatura es mucho más estable. Los cuatro instrumentos científicos del Webb operan a temperaturas de alrededor de -233 °C, o 40 grados por encima del cero absoluto, para detectar débiles destellos de calor provenientes de estrellas, galaxias y otros objetos cósmicos.

Los puntos de Lagrange llevan el nombre de su identificador, el matemático Joseph-Louis Lagrange, quien en 1772 los descubrió como lugares donde un cuerpo pequeño puede orbitar junto con dos masas más grandes. Eso hace que L1 y L2, los puntos de Lagrange más cercanos a la Tierra, sean lugares obvios para explotar para la exploración espacial.

“Hay un flujo natural desde la Tierra hacia estos lugares”, dice Kathleen Howell, Ingeniera Aeroespacial de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana. Sin embargo, «solo en las últimas décadas hemos sabido que ese camino estaba allí».

Esta animación muestra cómo el telescopio Webb orbitará L2 desde dos perspectivas. 
Crédito:
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
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La primera nave espacial en viajar a un punto de Lagrange fue la misión International Sun-Earth Explorer 3 de la NASA, que se lanzó en 1978 y fue a L1, un punto en el lado de la Tierra hacia el Sol. Esa misión demostró que era posible enviar naves espaciales en órbita alrededor de un punto de Lagrange, dice Howell. En 1995, la ESA envió el Observatorio Solar y Heliosférico a una órbita alrededor de L1; él y varias otras misiones todavía están estudiando el Sol y el clima espacial desde ese punto.

La primera misión que operó desde L2 fue la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson, una misión de la NASA que estudió el resplandor del Big Bang entre 2001 y 2010. La ESA ha enviado varias naves espaciales a L2, incluido su ahora desaparecido Observatorio espacial Herschel, que, al igual que Webb, estudió astronomía infrarroja.  Actualmente hay otras dos misiones en L2: la nave espacial Gaia de cartografía estelar de la ESA y el observatorio astrofísico ruso-alemán Spektr-RG. Los tres están en órbitas diferentes, por lo que no hay peligro de que choquen entre sí, dice Milligan. Además, señala, “el espacio es enorme”.

Empujar y quemar

Ninguna nave espacial está ubicada precisamente en el punto L2, porque es gravitacionalmente inestable. «En realidad, nunca llegamos a L2, nos acercamos», dice Richon. Webb viaja a lo largo de una elipse con un semieje mayor (la distancia máxima entre la nave espacial y L2) que oscila entre 250.000 y 832.000 kilómetros. Webb no pasa a la sombra de la Luna, lo que permite que sus paneles solares permanezcan completamente cargados y que sus antenas se comuniquen constantemente con la Tierra.

Para permanecer en esta órbita, Webb necesita hacer pequeños ajustes aproximadamente una vez cada tres semanas, quemando combustible en sus propulsores para mantenerlo girando alrededor de L2. De lo contrario, la misión se desviaría hacia el espacio interplanetario. Si nada sale mal, la vida útil de Webb estará determinada por el momento en que se quede sin combustible para mantenerlo en posición alrededor de L2.

Pero la NASA ha estado buscando formas de mantener las misiones en L2 en funcionamiento más allá de su vida útil planificada. Webb podría, en teoría, ser visitado por una nave espacial robótica para encontrarse y suministrar más combustible. Howell también ha estado diseñando órbitas para que las naves espaciales de servicio viajen desde una estación espacial de ‘puerta de enlace’ planeada cerca de la Luna, a L2 y de regreso. Las futuras misiones planificadas a L2 incluyen el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, cuyo lanzamiento está programado para 2027, y las misiones de búsqueda de planetas Plato y Ariel de la ESA, cuyo lanzamiento está programado para 2026 y 2029, respectivamente.

Entrar en órbita alrededor de L2 marca el final del primer mes de despliegues complicados de Webb, como desplegar su protector solar. El 8 de Enero, superó un hito cuando desplegó el segmento final de su espejo principal. Desde entonces, los ingenieros han estado ajustando la alineación de los 18 segmentos hexagonales que componen el espejo. Luego vienen cuatro meses de enfriamiento y calibración de sus cuatro instrumentos científicos, antes de que comience a hacer ciencia no antes de Junio.

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

Fuente: Nature.

Artículo original: Webb telescope reaches its final destination far from Earth‘. Alexandra Witze. January 2022.

Material relacionado

La publicación de la NASA

Agrandar imagen. Trayectoria del JWST e inserción en órbita en L2. Crédito: Steve Sabia/NASA Goddard.

La noticia presentada por la ESA:

El viaje de Webb a L2. Crédito: ESA.

La noticia presentada por la agencia Espacial Canadiense:

Sobre los puntos de Lagrange

El sistema Tierra-Sol se muestra con sus puntos de Lagrange. 
Crédito: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lagrange_points_simple.svg

Los Puntos de Lagrange son, esencialmente, los puntos donde las fuerzas gravitacionales de dos cuerpos crean posiciones estables para otros objetos, como los asteroides,  donde ubicarse . Hay cinco puntos de Lagrange para cualquiera de los dos objetos que interactúan gravitacionalmente, etiquetados creativamente de L1 a L5. Los puntos L1, L2 y L3 solo se consideran ‘metaestables’, lo que significa que un ligero empujón podría hacer que el objeto abandone el punto, mientras que L4 y L5 son realmente estables. En la Figura 1 se muestra una visualización de estos puntos para el sistema Tierra-Sol.

Videos Sobre los Puntos de Lagrange y los Troyanos:

Fraser Cain de Universe Today, explica los Puntos de Lagrange y sus aplicaciones en tres capítulos:

Otras presentaciones:

Sobre el JWST

El Telescopio espacial James Webb es el telescopio de ciencia espacial más grande, poderoso y complejo jamás construido. Webb resolverá misterios en nuestro Sistema Solar, verá más allá mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea)  y la  Agencia Espacial Canadiense.

Todo lo que acontece a diario con el JWST puedes verlo en:

  • James Webb Space Telescope NASA BLOG.
  • Obtén más información sobre el Webb en:

    Ver también el sitio del JWST de la Agencia Espacial Canadiense y el de la Agencia Espacial Europea:

    ¿Qué es lo que sigue con el JWST?

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