Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Un miope de dos mil millones de dólares

Hace algo más de tres años, con el título de TELESCOPIO ESPACIAL CON PROBLEMAS nos ocupábamos en esta sección de Ciencia de La Verdad del entonces reciente lanzamiento por la NASA del telescopio espacial Hubble, tras una historia jalonada de dificultades, desde que se inició su planificación en 1970

Hace algo más de tres años, con el título de TELESCOPIO ESPACIAL CON PROBLEMAS nos ocupábamos en esta sección de Ciencia de La Verdad del entonces reciente lanzamiento por la NASA del telescopio espacial Hubble, tras una historia jalonada de dificultades, desde que se inició su planificación en 1970. La catástrofe del Challenger, en 1986, hizo demorar su puesta en órbita durante 4 años, hasta el 4 de abril de 1990, ya que debía ser acompañado de una lanzadera espacial tripulada para supervisar la funcionalidad de los paneles solares. Pero tras el regreso de la lanzadera espacial finalmente utilizada, la Discovery, se comenzaron a  detectar una serie de fallos que, en mayor o menor grado, han afectado al rendimiento de este telescopio espacial, dotado de un espejo de 2,4 metros de diámetro, destinado a observar el Universo desde una privilegiada atalaya, por encima de la atmósfera terrestre, utilizando detectores en el rango de las radiaciones ultravioletas, visibles e infrarrojas, en un proyecto cuyo costo total superó los dos mil millones de dólares y que nuevamente adquiere actualidad con motivo de la prevista inmediata reparación del telescopio por medio de una arriesgada misión espacial tripulada.
 
Primeramente, se descubrió un defecto en el pulido del espejo primario hiperboloide de sílice de 800 kilogramos, debido a un minúsculo error de 2 micrómetros en un aparato de control, lo que fue suficiente para imposibilitar la discriminación de objetos luminosos débiles situados cerca de otros brillantes, al concentrarse en el centro de las imágenes solo el 15% de la luz procedente del objeto observado formándose alrededor de ese centro un halo difuso en lugar de la nitidez esperada. Inmediatamente después también se comprobó que en las transiciones día/noche y noche/día, debido a los bruscos cambios de temperatura espaciales, se producía un choque térmico en los paneles solares lo que originaba la desestabilización del satélite durante varios minutos, afectando a sus sistemas de orientación. No hay que olvidar que el telescopio y satélite cuentan con más de 4.000 componentes, que algunos de ellos poseen ahora más de doce años y que algunos diseños eran de los años 70. Por ello no es de extrañar que hayan seguido produciéndose fallos en varios subsistemas tales como magnetómetros, controles de paneles solares, ordenadores, relés eléctricos, giroscopios, sistema fino de guiado, alimentador de baja tensión del espectrógrafo, alimentador de alta tensión de la cámara FOC especial para objetos tenues dotada con detector fotónico, etc.
 
Sin embargo, nada más cierto que los hombres se crecen ante las desdichas puesto que buena parte de los anteriores defectos han podido subsanarse o al menos mitigarse. El problema de la pérdida de 4 magnitudes de sensibilidad debido al defectuoso pulido del espejo se pudo contrarrestar en parte, sobre todo en objetos brillantes, mediante una técnica matemática de corrección de imágenes denominada deconvolución; la vibración de los paneles solares se ha minimizado mediante ciertas mejoras del programa informático de a bordo. En cuanto a las serias averías sufridas en tres de los giroscopios, se han utilizado los otros tres que restaban como auxiliares, pero ahora ya no quedan reservas y en todo caso se necesitan al menos tres de ellos en buen funcionamiento para que pueda operar el sistema de dirección del satélite. Una avería del alimentador de baja tensión afecta al color azul, pero la cobertura del canal rojo del espectro casi puede operar en toda la zona espectral en fallo, Respecto a la fuente de alta tensión de la cámara, produjo la inutilización del canal f/48 de la cámara, pero en su sustitución ha seguido operando bien el canal f/96.
 
En cualquier caso, el telescopio espacial Hubble, en estos 3 años y medio transcurridos de funcionamiento ha tenido tan gran éxito que las peticiones internacionales de tiempo para observación superan 9 veces el tiempo disponible para las mismas y, desde luego, se están obteniendo informaciones muy valiosas para todas las áreas de la Astrofísica: datos climatológicos sobre los planetas de nuestro sistema solar; respecto a la densidad, tamaño y antigüedad del Universo; función y estructura de quásares, de las galaxias, etc., habiéndose encontrado sorpresas importantes respecto a los fenómenos que acontecen a las estrellas de los llamados cúmulos globulares; los inmensos chorros de materia, cien veces superiores a los previstos, que emiten los núcleos de ciertas galaxias; la naturaleza de los agujeros negros, etc.
 
La razón de estos éxitos de un telescopio espacial es el mejor poder de resolución o separación entre dos estrellas que puede desarrollar el instrumento. Ello se expresa en forma de segundos de arco (3.600 segundos equivalen a un ángulo de un grado en el firmamento). Cuanto menor sea la cifra de ese poder de resolución tanto mejor, y ello depende tanto de un mayor diámetro del espejo como de que se utilicen menores longitudes de onda, es decir preferentemente las ultravioletas. Sin embargo, la atmósfera, con sus turbulencias, enturbia las imágenes de los telescopios terrestres y además absorbe buena parte de la radiación ultravioleta. Por ello los mejores telescopios terrestres nunca alcanzan su poder de separación teórico, de hasta 0,01 segundos, que quedan lejos de los valores reales, cercanos a 1 segundo, mientras que en los telescopios espaciales como el Hubble casi coinciden los valores de resolución tanto teórica como práctica, que están situados alrededor de los 0,1 segundos.
 
Para eliminar la miopía del Hubble y solucionar definitivamente gran parte de sus problemas, proporcionándole una nueva y aguda visión, los científicos de la NASA han diseñado una reparación espacial prevista en principio para el próximo mes de diciembre. Si todo va bien, durante 5 días de trabajo un equipo de astronautas fijará el telescopio espacial en los brazos de la lanzadera y saldrán a realizar en el telescopio las sustituciones de las piezas defectuosas correspondientes. Se va a colocar una nueva cámara de gran campo cuya óptica interna es capaz de hacer todas las correcciones necesarias. Un nuevo sistema denominado COSTAR dispondrá de ópticas correctoras que harán desaparecer las aberraciones actuales de la cámara FAC y de los espectrógrafos. También serán sustituidos los paneles solares por otros de mejor diseño y se emplazarán 3 nuevos giroscopios. únicamente no se abordarán ciertas reparaciones de algunos subsistemas de la cámara FOC y del espectrógrafo de alta resolución debido a que esas tareas consumirían muchísimo tiempo.
 
En caso de alcanzarse el éxito pretendido, el telescopio Hubble alcanzará una extraordinaria operatividad durante un periodo estimado de unos 10 años, proporcionando un gran cúmulo de datos y observaciones cuyo tratamiento e interpretación será laborioso y complejo ya que, según un importante astrónomo, ello será comparable a la recepción de los regalos de Navidad: de momento no hacemos nada más que desenvolver los regalos. Pronto nos pondremos a jugar en serio.
 
 
Información adicional
 
* Para intentar superar las limitaciones atmosféricas en las observaciones astronómicas los científicos americanos ya usaron en 1946 un cohete alemán V2 que portaba instrumentos con la finalidad de medir las radiaciones ultravioletas del sol. Después se acudió usualmente también a la utilización de globos estratosféricos.
 
* El lanzamiento de los primeros satélites astronómicos se inició en 1968 y fueron primordialmente dedicados a estudiar los rangos espectrales más difíciles de investigar desde la Tierra: el ultravioleta a partir de 1968 a través de los satélites-telescopios OA0-2, Copernicus e IUE; los rayos gamma a partir de 1968, con el OS0-3, COS-b y Sigma; los rayos X a partir de 1970 mediante el Uhurn, HeaoI, Einstein y Exosat; y el infrarrojo a partir de 1983 con el valiosísimo IRAS.
 
*La génesis del telescopio espacial Hubble dio comienzo en 1964 a consecuencia de las ideas expuestas por el astrónomo Lymar Spitzer, de la Universidad de Princeton. Se necesitaron 10 años para convencer a la NASA y al Congreso americano y se decidió acometer su construcción en 1977, en colaboración con la ESA, Agencia Espacial Europea, lo que supuso la contrapartida de garantizar a los astrónomos europeos al menos un 15% del tiempo del telescopio.