Mientras el mundo se maravilla con las primeras imágenes del telescopio espacial James Webb publicadas por la NASA, los científicos detrás del proyecto revelaron que, mientras alistaban la misión realizando pruebas de verificación, por un breve momento pensaron que habían roto parte del observatorio.
El hecho ocurrió el año 2016, cuando una parte de la estructura del
telescopio espacial, fabricada a medida con un compuesto de epoxi de grafito, se sometió a las
pruebas de vibración en el Goddard Space Flight Center de la NASA.
De acuerdo con la agencia espacial, el procedimiento implicaba los puntos de conexión de los componentes desplegables del instrumento para ver cómo resistirían. Todo iba bien, hasta que oyeron un fuerte crujido que no fue nada agradable para el equipo.
“La gente decía ‘Oh, Dios mío, ¿acabamos de romperlo?’”, recuerda Paul Geithner, subdirector de proyectos de verificación técnica del James Webb. “Quiero decir, sonaba mal. Luego, la prueba se apagó automáticamente. Ese fue probablemente el punto más aterrador”.
Afortunadamente, la pieza no se dañó. Se añadieron amortiguadores de masa sintonizados a la estructura de soporte del espejo secundario del telescopio para suprimir cualquier resonancia que pudiera amenazar la supervivencia de la estructura durante el lanzamiento.
Las pruebas en aquel momento -y en los meses y años siguientes- continuaron mientras el equipo de la misión evaluaba la resistencia del observatorio a las condiciones extremas a las que se enfrentaría, tanto durante el lanzamiento como en su órbita de “halo” permanente del Punto de Lagrange 2 (L2).
La misión del
James Webb también es un ejemplo de cómo probar diseños y equipos espaciales de última generación en entornos que imitan a los que se encuentran en un vacío de radiación fuerte, ultrafría y/o ultracaliente, que puede proteger tanto como sea posible contra los peligros conocidos y, tal vez, incluso los desconocidos.
El exitoso lanzamiento del Webb, la inserción orbital, las comprobaciones del sistema, el despliegue y, ahora, las
espectaculares imágenes, subrayan el valor de las pruebas. Todo este progreso no hubiera sido posible sin un estudio y validación extensos de todos los sistemas y componentes del telescopio espacial antes del lanzamiento y del despliegue.
¿Cómo realizaron las pruebas del James Webb?
Para los ingenieros detrás de la misión, debido su gran tamaño y dada la necesidad de replicar con precisión el entorno térmico en ambos lados del observatorio en su configuración desplegada, no fue factible probar la totalidad del Webb en la cámara de vacío más grande de la
NASA.
Una posible alternativa consistía en construir otra cámara más grande, pero los costes de construcción y los retrasos en el cronograma no lo permitían. Entonces, la solución que plantearon fue dividir literalmente el observatorio en mitades que podrían acomodarse con algunos ajustes y mejoras en las instalaciones, en una variedad de cámaras de prueba repartidas en los centros de la NASA y en las instalaciones de Redondo Beach, California, del contratista principal Northup Grumman.
“No podíamos simplemente meter todo el observatorio en una cámara de vacío y duplicar todo al mismo tiempo”, explica Geithner. “Por eso probamos con dos grandes mitades. Resultó que nuestro enfoque funcionó”.
De este modo, la verificación de los despliegues y el balance térmico del Webb sería el resultado de la combinación de muchas pruebas.
Las estructuras, los componentes, la electrónica, los instrumentos y los sistemas del Webb se estudiaron, evaluaron y validaron por miles de científicos, ingenieros y técnicos que, en conjunto, construyeron, probaron e integraron el Webb. En total, participaron 258 empresas, agencias y universidades: 142 de Estados Unidos, 104 de 12 países europeos y 12 de Canadá.
“Tuvimos que averiguar cómo realizar la prueba en dos partes y confiar en que el software certificaría los resultados de esa prueba”, dice el científico del programa del Webb Eric Smith. “Así fue cuando juntamos las partes, el observatorio funcionaría en el espacio. He aquí que funcionó de manera asombrosa”.
Resistente a un entorno tormentoso
A partir de julio de 2017, en el Johnson Space Center, durante la instalación de una cámara de prueba de vacío térmico denominada Chamber A, también sometieron al telescopio óptico de Webb y a su módulo de instrumentos científicos integrados, conocido como OTIS, a una serie de pruebas de estrés por frío.
Los estudios contaban con una importante verificación de alineación de los 18 elementos del espejo primario del Webb, a fin de garantizar que cada uno de los segmentos hexagonales chapados en oro del observatorio actuara en conjunto como un solo espejo monolítico.
Esta fue la primera vez que la óptica del telescopio y sus instrumentos se probaron juntos, aunque los instrumentos ya se habían sometido previamente a pruebas criogénicas en una cámara más pequeña en el Goddard.
Mientras que el telescopio espacial estaba dentro de la cámara, aislado de la luz visible e infrarroja del exterior, los ingenieros lo escanearon usando sensores térmicos y sistemas de cámaras especializados para ver cómo se movían sus componentes durante el proceso de enfriamiento.
Sin embargo, no todo salió según lo planeado. Ocurrieron algunos eventos que pusieron a prueba la paciencia del equipo encargado de las pruebas.
“Nuestro plan de pruebas fue sólido”, cuenta Geithner. “Planificamos y mejoramos para poder sobrevivir a un huracán de 500 años. ¿Y adivina qué pasó? El huracán Harvey”.
Harvey azotó la costa de Texas el 25 de agosto de 2017 como un huracán de categoría 4 antes de detenerse sobre el este de Texas. A pesar de la tormenta, durante 100 días seguidos, los miembros del equipo del telescopio Webb permanecieron en su lugar para trabajar ininterrumpidamente en tres turnos.
Además, surgió otro problema: los suministros de nitrógeno líquido, que son esenciales para mantener las condiciones ultra frías en la cámara, se estaban agotando. Para solucionarlo, hicieron una llamada de emergencia al proveedor de nitrógeno, explicando la naturaleza y urgencia de la misión. Los conductores de Austin se apresuraron a entregar y reponer el nitrógeno líquido y llegaron justo a tiempo.
“La gente hizo un esfuerzo extra para mantener la prueba en marcha y el hardware seguro”, dice Geithner. “Todos estábamos decididos. Estábamos comprometidos”.
Más incidentes durante las pruebas
Otros dos incidentes hicieron que los evaluadores se detuvieran. El primero sucedió cuando las pruebas acústicas realizadas entre 2017 y 2018 por Northrop Grumman dieron como resultado la caída de varios pernos de bloqueo n° 4 en el parasol del Webb. Aunque fue “una molestia colosal”, según recuerda Geithner, cuando los ingenieros trabajaron para resolver el problema no resultó en un caótico final.
Más cerca a la fecha del lanzamiento, en diciembre de 2021, mientras se encapsulaba la carga útil del Webb, se abrió un anillo de interfaz de lanzamiento. Eric Smith cuenta que “se fue volando. Afortunadamente, no hubo ningún efecto. Aun así, fue bastante aterrador ver que una parte del cohete se desprendiera así”.
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Publicado: 30/7/2022