Daño de micrometeoroide al Telescopio Espacial James Webb fotografiado por primera vez

El daño al observatorio insignia de la NASA fue significativamente mayor que las expectativas previas al lanzamiento.

Concepción del artista del telescopio espacial James Webb. 
Crédito:
NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
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El micrometeoroide que golpeó el Telescopio Espacial James Webb en Mayo causó mucho más daño de lo esperado y tendrá un impacto duradero en las observaciones del telescopio, según un informe de la NASA sobre el desempeño de la nave espacial. Por el contrario, otros impactos de micrometeoroides durante los primeros seis meses de funcionamiento de la nave espacial han tenido un efecto insignificante.

El informe contiene una imagen que muestra el daño a un segmento hexagonal del espejo principal del observatorio, llamado C3. “El impacto de un solo micrometeoroide que ocurrió entre el 22 y el 24 de Mayo de 2022 superó las expectativas previas al lanzamiento de daño para un solo micrometeoroide”, dice el informe de la NASA.

Encuentra la diferencia: imágenes infrarrojas del telescopio espacial James Webb antes del lanzamiento (izquierda) y después del impacto del micrometeoroide (derecha). El segmento C3 dañado está en la parte inferior derecha del espejo.
Créditos: Tomado del trabajo: «Caracterización del rendimiento científico del JWST desde la puesta en marcha» (12 de Julio de 2022); NASA/ESA/CSA.

El rendimiento del espejo principal está determinado por cuánto deforma la luz estelar entrante y se mide por una cantidad llamada error de frente de onda rms (raíz cuadrática media). Al comienzo de la misión, el segmento C3 tenía un error de frente de onda de 56 nanómetros rms, un nivel similar al de los otros 17 segmentos del espejo principal. El impacto aumentó el error de frente de onda de C3 a 258 nm rms.

Los ingenieros de naves espaciales pueden cambiar la posición y la curvatura de cada segmento y de esta manera pudieron reducir el error a 178 nm rms. Esto tiene un efecto medible sobre el error del espejo principal en su conjunto. “Sin embargo, el efecto fue pequeño a nivel de todo el telescopio porque solo se vio afectada una pequeña porción del área del telescopio”, dice el informe.

El equipo del JWST dice que el impacto aumentó el error asociado con todo el espejo principal a aproximadamente 59 nm rms“Alrededor de 5-10 nm rms por encima de los mejores valores rms de error de frente de onda anteriores”Eso está dentro de los límites de rendimiento que esperaba el equipo.

Sin embargo, el impacto plantea interrogantes sobre la naturaleza del entorno espacial donde opera el JWST. Este es un punto en el espacio a un millón de kilómetros de la Tierra donde los campos gravitatorios del Sol, la Luna y la Tierra están en equilibrio y, por lo tanto, proporcionan una ubicación relativamente estable.

Antes de la misión, los ingenieros esperaban que la nave espacial fuera golpeada una vez al mes por micrometeoroides de masa insignificante. De los que han golpeado, «cinco tuvieron efectos insignificantes, contribuyendo con un total combinado de < 1 nm al error general del frente de onda», dice el informe. Otros 19 impactos no han tenido ningún efecto detectable en el error del frente de onda. Pero un impacto fue mucho mayor.

Imagen de espejo

Una pregunta importante es si la nave espacial tuvo la mala suerte de haber sido golpeada por un micrometeoroide de tan alta energía, si la nave espacial es más susceptible de lo que se pensaba o si estos objetos son más comunes de lo esperado. La tasa y la naturaleza de los impactos futuros serán un factor importante para responder a esto.

Mientras tanto, la NASA está considerando opciones para evitar más daños, como apuntar la nave espacial en ciertas direcciones para minimizar las posibilidades de impacto, por ejemplo, mirando el espejo en dirección opuesta a la dirección de viaje.

En otros aspectos, el observatorio está funcionando bien. “Casi en todos los ámbitos, el rendimiento científico de JWST es mejor de lo esperado”, dice el informe.

El proceso de lanzamiento involucró unos 344 puntos únicos de falla, la mayoría de los cuales estaban relacionados con el lanzamiento. Ahora, dice el informe, solo quedan 49 de los cuales 15 están asociados con instrumentos científicos pero no terminarían la misión si ocurrieran. La mayoría del resto son comunes en los vuelos espaciales, como la presencia de un solo conjunto de tanques de combustible y una antena de alta ganancia.

“El telescopio y el conjunto de instrumentos han demostrado la sensibilidad, estabilidad, calidad de imagen y rango espectral que son necesarios para transformar nuestra comprensión del cosmos a través de observaciones que van desde los asteroides cercanos a la Tierra hasta las galaxias más distantes”, concluye el informe.

Fuente: Astronomy Magazine.

Artículo original:Micrometeoroid damage to James Webb Space Telescope imaged for first time‘. By The Physics arXiv Blog | July 15, 2022.

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