Ciencia


El porqué del punto Lagrange 2, destino del telescopio James Webb

Situado a una distancia donde será imposible repararlo si algo va mal, ¿por qué envían a un hito tecnológico a ese lugar?, ¿qué tiene de especial ese punto?

OMAR CARRASQUILLA LEÓN

12 de enero de 2022 01:01 PM

Así como con los adelantos de la ciencia, una gran mayoría de personas, en un acto que conjuga la fe y cierto desconocimiento general de las cosas, normaliza ciertas cuestiones cotidianas. ¿Cómo llegó el hombre a la luna? o ¿Cómo fue descubierta la vacuna contra el COVID-19?, son preguntas que no le causan insomnio a nadie mientras observan al astro nocturno o están en la fila para aplicarse el biológico contra el coronavirus.

(Lea: Despliegue exitoso del parasol, un paso decisivo para el James Webb)

La ciencia, ya sea por su exactitud matemática, biológica, física o química, tiene tal prestigio en las personas que solo esperan para disfrutar, consumir o divertirse con sus hallazgos. Desde el niño que se maravilla en el colegio por germinar un frijol en un algodón al abuelo confinado en la pandemia que pudo conocer por Zoom a su nieto neonato, la innovación científica es un manto transparente que ronda nuestras vidas; facilita o dificulta, depende del caso, nuestro presente; configura el horizonte de las sociedades o, como es el caso del Telescopio James Webb, nos reencontrará con nuestro origen.

Aquellos interesados en el telescopio más potente jamás construido, la mayor apuesta de la ciencia espacial que pretende dar pistas de cómo comenzó el universo, siguen maravillándose con la complejidad de su tecnología y diseño. Luego de tres décadas de fabricación, diez mil millones de dólares y la unión de tres agencias espaciales (NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense), el TJW se acerca a su destino luego de ser lanzado el pasado 25 de diciembre desde la Guyana Francesa.

El porqué del punto Lagrange 2, destino del telescopio James Webb

Peripecias de su recorrido

El TJW explorará todas las fases de la historia cósmica desde el punto Lagrange 2. Observará desde el interior del sistema solar hasta las galaxias más distantes del universo temprano a las que pueda llegar. La meta es revelar, y así comprender, los orígenes del universo y nuestro lugar en él.

El pasado 4 de enero, luego de sortear varios problemas, los ingenieros completaron con éxito el despliegue de Sunshield, el parasol del telescopio espacial. El parasol de cinco capas, del tamaño de una cancha de tenis, es esencial para proteger el telescopio del calor, lo que permite que los instrumentos de TJW se enfríen a las temperaturas extremadamente bajas necesarias para llevar a cabo sus objetivos científicos. Cerca de 400 grados bajo cero, bloqueando el calor del sol mientras explora el universo y otras atmósferas extraterrestres en busca de posibles signos de vida.

Si todo va según lo previsto, Webb debería llegar a su destino final a 1,6 millones de kilómetros de la Tierra a finales de mes. El telescopio ya está a un 82% de su recorrido. A fines de junio, debería comenzar a explorar el universo, con la esperanza de desvelar los misterios detrás de las primeras estrellas y galaxias formadas en el universo hace 13,7 mil millones de años.

El porqué del punto Lagrange 2, destino del telescopio James Webb

El telescopio James Webb en L2.

El telescopio está planeado para funcionar al menos durante cinco años, quizás diez, en función de cuánto tiempo dure su combustible, ya que cada cierto tiempo, tiene que ser usado para corregir su órbita. Pero es inexorable afirmar que este será uno de los más grandes avances en la astrofísica y en el estudio de la humanidad, y estaremos allí para presenciarlo; sin embargo, muchos se preguntan el porqué de su destino.

¿Por qué llegar a L2?

El TJW es el sucesor científico del emblemático telescopio espacial Hubble de la NASA, construido para complementar y promover los descubrimientos científicos de estas y otras misiones. A diferencia de su antecesor, que orbita a una distancia cercana a los 600 km sobre el nivel del mar, el TJW se posicionará en una ubicación estacionaria (Lagrange 2 - L2) en el sistema de referencia Sol - Tierra a aproximadamente un millón 500 000 de km de nuestro planeta. A esta gran distancia será imposible llevar a cabo modificaciones mecánicas y reparaciones si algo sale mal.

Luego de sortear los tejemanejes del despliegue de componentes como el parasol, hay otra complejidad: el Webb no puede frenar en caso de que se le impartiera demasiada velocidad para llegar a L2.

Webb necesita estar en el punto L2 para detectar señales muy débiles en el infrarrojo. Para ello cuenta con su parasol, una joya de la ingeniería que sigue aplaudiéndose en la NASA. Así como se alquila una carpa en la playa o se clava una sombrilla para protección de la inclemencia del sol, este mecanismo equivale a un factor de protección solar de un millón para evitar que el dispositivo se achicharre. De esta manera, el lado del telescopio que apunta al Sol estará a unos 85 ºC mientras que el lado contrario estará a unos -233 ºC; y el instrumento MIRI estará unas decenas de grados más frío porque además cuenta con su propio sistema de refrigeración.

Explicado de mejor manera, su posición permite que los paneles solares de TJW se dirijan al Sol para tomar de este la energía que necesita para corregir su rumbo si es preciso y, al mismo tiempo, el espejo de su telescopio puede estar dirigido hacia el exterior del sistema solar para su observación. “Con el sol y la Tierra a su espalda, los espejos chapados en oro de Webb tendrán una vista sin obstáculos del universo”, afirma Pérez.

Pero para que el parasol pueda hacer bien su tarea hay que asegurarse de que cualquier posible fuente de calor que pueda interferir con las señales que busca el Webb quede del lado adecuado, y es la explicación de llegar a L2, ya que allí el parasol puede estar apuntando siempre hacia la Tierra y el Sol, mientras el telescopio hace sus observaciones al universo profundo del otro lado.

El punto L2 tiene el valor agregado de que el TJW siempre tendrá a la Tierra a la vista, igual que la Tierra lo tiene a él, lo que permite comunicaciones 24/7 con él.

¿Qué es Lagrange 2?

El físico Gerard O’Neill sugirió en 1970 que algún día, frente a una catástrofe planetaria o incursionar con sucursales espaciales, la humanidad podría establecer hogares flotantes situados en un punto de Lagrange entre la Tierra y la Luna. “Son espacios tan singulares que es posible colocar algo en ellos, un satélite, un hogar flotante para la humanidad, o un supertelescopio como James Webb, sin que se desplace, sin que escape a la inmensidad del cosmos”, indica Baltasar Pérez, bloguero español de ciencia.

Se llaman puntos de Lagrange por el astrónomo Joseph-Louis Lagrange quien los descubrió. Son una especie de parqueaderos o zonas de descanso en el argot espacial. “Situados en estos puntos, un asteroide, una nave espacial, o una nube de polvo, permanecen allí, suspendidos por las invisibles fuerzas de la gravedad, y solo necesitan una cantidad mínima de energía para corregir el rumbo si se despistan”, explica Pérez.

Los puntos de Lagrange son cinco puntos en los que la fuerza gravitatoria de dos cuerpos que orbitan entre sí se anula mutuamente de tal forma que un tercer objeto, siempre que tenga una masa despreciable respecto a los otros dos, puede permanecer en uno de ellos puntos indefinidamente. En este caso, el TJW.

Javier Pedreira García, investigador español, explica que esa dinámica se presenta en los puntos L4 y L5 y por eso con el transcurso del tiempo se han ido «aparcando» en ellos asteroides entre que el Sol y la Tierra. “Pero la posición de los puntos L1, L2 y L3 varía ligeramente con el tiempo, así que si no se hace nada al respecto los objetos que están en ellos terminan por ser expulsados de ellos. En el caso del Webb, si se desplazara un poco hacia la Tierra comenzaría a acercarse cada vez más a ella; o por el contrario podría suceder lo contrario y empezar a alejarse. Afortunadamente estos desplazamientos se pueden corregir fácilmente con los motores de a bordo. Y como ‘casi no hay gravedad’ se gasta muy poco combustible en las maniobras de corrección”.

L2 es un estacionamiento prolijo para muchas misiones espaciales, allí se encuentran otros telescopios como Gaia, que está elaborando el mapa más preciso de nuestra galaxia que hayamos tenido nunca; y el observatorio de rayos X Spektr-RG. “En el pasado también ‘vivieron’ allí Herschel, que hasta el lanzamiento del Webb era el mayor telescopio de infrarrojos que hubiéramos enviado jamás al espacio; y Planck, que estudiaba la radiación de fondo de microondas”, narra Pedreira.

Hay muchos de estos puntos singulares en el espacio, como resultado del equilibrio de las fuerzas gravitacionales de distintos objetos del sistema solar, pero solo hay cinco que resultan del equilibrio entre la Tierra y el Sol.
El porqué del punto Lagrange 2, destino del telescopio James Webb
Más razones para llegar a L2

¿Por qué L2 y no L1, que está más cerca de la Tierra?, es una pregunta recurrente en foros. La respuesta está relacionada con que Webb, para que funcione correctamente y pueda recoger la luz infrarroja (que al fin y al cabo es calor) de objetos muy débiles y lejanos, debe estar muy frío. “En la zona en sombra de L2, donde no le da el sol, estará a -233℃. A esta temperatura el supertelescopio es lo suficientemente sensible para detectar el rescoldo de objetos que pudieron formarse en el origen del universo”, explica Pedreira.

Otro de los factores que sigue teniendo con calculadora en mano a los científicos es el combustible que lleva a bordo el TJW, limitante de la duración de su operación; por ende, Thomas Zurbuchen, director científico de la NASA, ha expuesto que si el Webb llega al punto L2 y su despligue es correcto, hay la posibilidad de diseñar una misión que lo reposte para prolongar su vida.

“Cabría suponer que si Webb orbita el Sol más lejos que la Tierra debería tardar más tiempo que nuestro planeta en dar la vuelta al Sol, con lo que perdería su posición. Pero resulta que el equilibrio de la atracción gravitatoria combinada del Sol y la Tierra en el punto L2 hará que el Webb siga el ritmo de la Tierra mientras gira alrededor del Sol, manteniéndolo en su sitio. Todo ventajas”, concluye el astrónomo español.

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