Observando el universo con el nuevo telescopio espacial chino Xuntian

China planea lanzar en 2022 un telescopio espacial que observará gran parte del cielo en el espectro visible y en el ultravioleta. El telescopio ha recibido el nombre de Xuntian (巡天), ‘el que surca los cielos’ en mandarín, aunque ya ha sido apodado como ‘el Hubble chino’. No obstante su nombre técnico es simplemente CSS-OM (Chinese Space Station – Optical Module). Y es que la gran novedad de este telescopio es que se acoplará de forma regular a la futura estación espacial china para operaciones de mantenimiento. Esta característica convierte al Xuntian en el primer telescopio espacial de gran tamaño que se unirá a una estación espacial de tanto en cuanto y en el segundo que ha sido diseñado para ser reparado por astronautas en órbita tras el telescopio espacial Hubble.

Telescopio espacial Xuntian (CAST).
Telescopio espacial Xuntian (CAST).

El proyecto Xuntian nació en 2011 y al año siguiente se unió al programa de la estación espacial china de nueva generación. En 2014 se convirtió en un telescopio espacial independiente pero con capacidad para acoplarse regularmente a la estación, mientras que en 2015 se seleccionó el diseño de la cámara de gran campo que será el instrumento principal del telescopio. Precisamente hace poco hemos podido conocer los detalles técnicos del que en el momento de su lanzamiento será el tercer telescopio espacial más grande jamás construido.

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Órbita de Xuntian y maniobras de acoplamiento con la estación espacial.

Efectivamente, Xuntian tendrá un espejo primario de 2 metros de diámetro, ligeramente más pequeño que el espejo de 2,4 metros del Hubble o del WFIRST y muy lejos de los 6,5 metros del futuro James Webb. A pesar de su apodo, el Xuntian tiene más en común con los telescopios Euclid de la ESA o el WFIRST de la NASA que con el Hubble. Al igual que estos, el punto fuerte de Xuntian será su enorme campo visual, de nada más y nada menos que de 1,1 grados cuadrados, muy por encima de los 0,28 grados cuadrados del WFIRST o los 0,56 del Euclid (que, por otro lado, tendrá un espejo mucho más pequeño, de solo 1,2 metros). El instrumento principal de Xuntian será una enorme cámara CCD con 2.500 millones de píxels (el enorme telescopio terrestre LSST, que entrará en servicio en 2022, tendrá una cámara de 3.200 millones, pero la del telescopio Euclid solo tendrá 640 millones).

Óptica de Xuntian.
Óptica de Xuntian.
Detector de la cámara de Xuntian (izquierda), comparado con el del telescopio LSST y el Euclid.
Detector de la cámara de Xuntian (izquierda), comparado con el del telescopio LSST y el Euclid.
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Detalles de la cámara de Xuntian.

Además Xuntian tendrá capacidad espectroscópica y usará más de siete filtros, mientras que Euclid y el WFIRST tendrán cuatro cada uno. Otra diferencia importante es que Xuntian, en este caso al igual que el Hubble, podrá observar en el ultravioleta cercano además del visible, mientras que Euclid y WFIRST estudiarán el visible y el infrarrojo cercano. Este punto es especialmente destacable porque una vez que el Hubble quede fuera de servicio el Xuntian será el único telescopio capaz de ver en esta región del espectro (recordemos que los telescopios terrestres no pueden ver en el ultravioleta por culpa de la atmósfera). Por supuesto, esto será cierto suponiendo que el telescopio ultravioleta ruso WSO-UV (Spektr-UV), con un espejo de 1,7 metros, no consiga alcanzar la órbita.

Rango de longitudes de onda que podrá observar el Xuntian y otros telescopios.
Rango de longitudes de onda que podrá observar el Xuntian y otros telescopios.
Región del cielo observada por Xuntian.
Región del cielo observada por Xuntian.

Aunque vuele independientemente, Xuntian será una parte del proyecto de estación espacial china de gran tamaño o CSS. Esta estación fue bautizada en un concurso público como Tiangong (‘palacio celeste’), pero puesto que este es el mismo nombre que han recibido las dos primeras estaciones chinas, con un diseño radicalmente distinto, es preferible no usarlo para no crear confusión. La futura estación CSS tendrá una masa de 60 toneladas y estará formada por tres módulos principales: el Tianhe (天和, ‘armonía celestial’), que despegará en 2020, y los módulos científicos Wentian (问天, ‘el que investiga los cielos’) y Mengtian (梦天, ‘sueño celeste’). Wentian y Mengtian, de 20 toneladas cada uno, serán lanzados entre 2020 y 2022 (Mengtian fue bautizado originalmente como Xuntian, pero se le cambió después de que este nombre se destinase al telescopio espacial). La estación estará abastecida por naves tripuladas Shenzhou y cargueros Tianzhou.

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Elementos de la estación espacial china de 60 toneladas.

Al igual que los tres módulos de la estación espacial, el telescopio Xuntian usará un cohete pesado Larga Marcha CZ-5B para alcanzar la órbita. La misión primaria del Xuntian durará una década y se acoplará cada uno o dos años al puerto trasero del módulo Tianhe usando un sistema andrógino como el empleado por las Shenzhou y Tianzhou. De esta forma se podrá trasvasar combustible desde el Tianhe hacia el telescopio Xuntian para aumentar su vida útil. Los astronautas también podrán sustituir los instrumentos o realizar trabajos de reparación si son necesarios.

Fases de la misión del Xuntian.
Fases de la misión del Xuntian.
El Xuntian acoplado al puerto trasero del módulo Tianhe para operaciones de mantenimiento por parte de los astronautas.
El Xuntian acoplado al puerto trasero del módulo Tianhe para operaciones de mantenimiento por parte de los astronautas.

Xuntian llevará a cabo un estudio de gran parte del cielo y para ello es esencial que pueda maniobrar rápidamente además de mantener la misma altura que la órbita de la estación espacial, de ahí la necesidad de trasvasar combustible regularmente. Xuntian llevará seis tanques de combustible con 2.100 kg de capacidad en total. Un telescopio de campo amplio como Xuntian genera una enorme cantidad de datos. Para transmitirlos a tierra se usará la red de satélites geoestacionarios Tianlian (equivalentes a los TDRS estadounidenses), que trabajan en banda Ka.

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La cámara del Xuntian y la estación espacial china.
Prestaciones del Xuntian comparado con otros telescopios.
Prestaciones del Xuntian comparado con otros telescopios.

Xuntian estará dedicado a estudiar la materia y energía oscuras, núcleos activos de galaxias (AGN), cúmulos de galaxias, enanas blancas, agujeros negros, estrellas de neutrones, objetos transneptunianos o asteroides cercanos, entre otros muchos objetivos. El contratista principal de Xuntian es CAST (China Academy of Space Technology), mientras que el telescopio propiamente dicho corre a cargo del Instituto de Óptica de Changchun. La cámara es obra del Instituto de Óptica y Electrónica de los Observatorios Astronómicos Nacionales de China, el Instituto de Física Técnica de Shanghái, el Instituto de Óptica y Mecánica de Precisión de Xi’an y el Instituto de Óptica y Tecnología Astronómica de Nanjing.

Módulo de
Módulo de servicio (bus de misión) del Xuntian, con el sistema de acoplamiento en la parte inferior.
Telescopio Xuntian.
Otra vista del telescopio Xuntian.

Para la tecnología aeroespacial china Xuntian supone un salto de gigante, sobre todo si tenemos en cuenta que hace unos pocos años China carecía de satélites científicos dignos de mención. Se trata de un proyecto que, desde el punto de vista tecnológico y económico, hasta hace bien poco solo estaba al alcance de agencias espaciales como la NASA o la ESA.

Referencias:

  • http://lss.bao.ac.cn/meeting/css-os2017/

47 Comentarios

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DamianDamian

Genial, un telescopio que puede ser modernizado periodicamente, la ESA y la NASA tendrían que ir pensando en algo similar.
La óptica limita en algo las longitudes de onda o dependen únicamente de los CSD’s de las cámaras que lleve?
Salu2

amagoamago

Que buena noticia! Me fascina el programa de estación espacial chino. Espero que sea un gran éxito.

FalcónFalcón

Pregunta: ¿qué tal se les da a los chinos los retrasos? Estoy acostumbrado a que en occidente no hay un solo proyecto que no acumule retraso en tiempo, dinero o ambos. ¿Siguen los chinos este patrón o es un mal endémico nuestro?
Pregunta 2. ¿Es tecnología 100% china o está “inspirada” en alguna otra? Me refiero no solo a la rusa si no que, por ejemplo el Hubble esta “inspirado” en tecnología militar (KH11)

TxemaryTxemary

En cuanto a lo primero, pues sí, también tienen su ración de retrasos, sobre todo en desarrollo de cohetes han tenido bastantes, algo menos en sondas… en general y esto ya es impresión mía, se dan más margen de tiempo a la hora de dar fechas que en occidente.

ufe666ufe666

Pensaba que estaría en una órbita de trabajo más alta que la de la CSS y bajaría a la estación a repostar. Imagino que sería mucho gasto de combustible y pocas ventajas a la hora de observar.

Antonio (AKA "Un físico")Antonio (AKA "Un físico")

A ver, el LSST (telescopio terrestre) parece que sí podrá observar a 320-400 nm (radiación ultravioleta).
El coste previsto para la Xuntian es una incógnita. ¿Los chinos suelen hacer estimaciones de dineros que gastarán o se lo callan todo?.
Sobre los objetivos científicos de la Xuntian hay muchísimos. Uno que no se ha comentado es el de buscar las estrellas más viejas. He leído las diapositivas de Li Haning y no harán lo que me esperaba. Parece ser que sólo buscarán las estrellas de baja metalicidad dentro de nuestra galaxia. Yo pensaba que el satélite espacial chino podría buscar la población III de estrellas a redshifts mayores que 20, pero eso era raro ya que a tan gran distancia necesitaría buscarlas más hacia el infrarrojo como lo hará el JWST.
Por último, algo muy importante a comentar de la web citada lss.bao.ac.cn es que los chinos ya tienen autonomía científica. Con especialistas en todos los campos. Es decir, que no sólo tienen industria para lanzar cohetes, estaciones espaciales o satélites telescópicos, sino que luego hay miles de “hormiguitas” para sacarle el máximo jugo científico a todos los datos que les lleguen. Luego, supongo yo, pondrán los datos disponibles para el resto de especialistas científicos de todo el mundo; ¿o se los callarán?.

PelauPelau

Pues sí, el LSST podrá observar la región A del ultravioleta (UV A: 400-320 nm), al menos eso es lo que da a entender el Overview Paper posteado en lsst.org/science también disponible aquí:
https://arxiv.org/abs/0805.2366
“covering the wavelength range 320–1050 nm”

Saludos.

Antonio (AKA "Un físico")Antonio (AKA "Un físico")

El pdf en arxiv.org/pdf/1602.00465.pdf dice que para buscar la estrellas (de baja masa) de la población III en nuestra galaxia, es mejor mirar hacia el centro de halos y subhalos; y en el rango de la banda UV.
Yo creía que los astrónomos habían descartado esa búsqueda y que se centrarían en mirar atrás en el tiempo a z=20; pero estaba equivocado.

Daniel Marín

Hombre, cuando menciono que solo se puede ver en el ultravioleta desde el espacio doy por sentado que entendemos que me refiero a las longitudes de onda que no llegan a la superficie por la atmósfera terrestre. Lo mismo con el infrarrojo. Por supuesto que hay radiación UV que llega a la superficie y puede ser susceptible de ser observada. No en vano hay animales que ven en el UV. En cuanto a los costes, no he visto estimación pública alguna, pero conociendo a los chinos seguro que la publicarán en algún momento siendo un proyecto civil.

Antonio (AKA "Un físico")Antonio (AKA "Un físico")

Si, era una aclaración un poco tonta lo del UV.
Gracias por el artículo y sobre todo gracias por dar las referencias sobre lo que escribes. A mi nunca se me hubiera ocurrido entrar en lss.bao.ac.cn y eso que estoy recopilando datos sobre los principales satélites espaciales de uso astronómico y cosmológico.

RedRed

Es oficial. Los nombres chinos son los MEJORES de todos. Épicos
Unas preguntas:
– ¿Alguien sabe cuánto sería duración media de una misión? Veo a los cargueros bastante grandes.
– ¿Saben si es posible traspasar Xenón? Porque el telescopio en lugar de usar combustibles normales podría usar iónicos. Haciendo los repostajes mucho menos comunes.

Me da mucho gusto por China. Ojalá logren grandes avances en el espacio y logren superar a la NASA.

TxemaryTxemary

El diseño del telescopio ya está finalizado y no creo que plantee usar motores iónicos. Primero porque en órbita baja, los motores iónicos no son muy recomendables por el poco empuje que tienen y segundo los motores para aprovechar el bus existente de trasbase de combustible de su estación.

RuneRune

Precisamente eso me parece casi casi el aspecto más interesante de la misión. Los Chinos van a poner en servicio el primer sistema de reabastecimiento de combustible con un estándar compartido entre naves tripuladas, estaciones espaciales, y naves.

Bien cierto es que Rusia lleva décadas transvasando hidracina a la ISS y sus antecesoras, pero no es menos cierto que el sistema es soviético y Rusia no ha innovado nada en ese aspecto desde entonces. Y por alguna inexplicable razón, en occidente sólo hablamos de lo guays que serían depósitos de combustible en órbita, sin hacer nada más al respecto.

Una gasolinera bien abastecida en órbita le parte la espalda a la ecuación de Tsiolkovsky: una etapa superior lo mismo te puede llevar a órbita, que llevar a la luna, que llevar a Marte o más allá. Y abre un nuevo mercado en órbita, por supuesto, que no es en absoluto menos importante. Al fin y al cabo, el último que se abrió, el de telecomunicaciones (igual habéis oído hablar de él) mantiene él solito a todos los lanzadores ‘comerciales’, subvenciones más o menos encubiertas aparte.

Pensad en lo que un mercado de combustible en órbita podría hacer por el ritmo anual de lanzamientos, y por el precio en €/kg a orbita baja… sólo con un par de misiones tripuladas a órbita lunar, por ejemplo, ya estás hablando de cientos de toneladas de carga útil, con un coste por unidad de masa en tierra irrisorio, en donde todo el incentivo es reducir el coste de lanzamiento. El paraíso de un lanzador reutilizable, vamos.

ErickErick

Genial, esto es lo que pedimos muchos de las potencias espaciales, más inversión en ciencia…Gran paso adelante de China que ojalá salga muy bien…se podrá tener un “sustituto” del Hubble, por si nos falla este veterano telescopio…me imagino que el costo debe ser bastante alto…pero estos datos parece que aún no son compartidos por China…
¿Daniel hay alguna información de cuáles serán las próximas misiones científicas para mediados y finales de la década del 2020?

Sabemos de su apuesta por Marte en 2020, y otras a asteroides cercanos, y está del telescopio…pero preparan algo para los planetas gigantes, y alguna aunque sea remota para los planetas exteriores¿?
¿Tiene China algo en estudio como las Pioneer y las Voyager?

ErickErick

Muchas gracias Daniel por la respuesta, estaré ansioso para cuando tengas la información y dediques una entrada…

s2 maestro.

PelauPelau

A mí me tiene ansioso la Chang’e 4. Esperemos que no haya más retrasos ni “casi cancelaciones”. En junio saldremos de dudas, es cuando deberían lanzar su satélite retransmisor LRS. Saludos.

ErickErick

PD: en 2007 China lanzaba su primera sonda de la historia a la Luna, con su Chang’e 1 y solo 15 años después, ya están con esta mega misión, más otra a Marte en ese tiempo…sin duda aunque lentos pero sin pausa, China está alcanzando un nivel en el espacio increíble, y solo nos queda soñar, cuales serán sus grandes misiones para las próximas dos décadas, donde ya tendrán mucha más experiencia y tecnología…
En menor medida también se puede decir lo mismo de India…

Quizás estemos ante el gran renacimiento de la ciencia espacial, gracias a estas nuevas potencias…

YAGYAG

Así es. Lástima que EE.UU. no dé más muestras de intentar seguir el ritmo chino, aunque supongo que necesitan, como siempre, que les rebasen por bastante. Ojalá tuviesen más interés en el espacio.

GinésGinés

La sinergia que se produce al compartir parámetros orbitales la estación y el telescopio es evidente. Que tomen nota las demás agencias para el futuro.

En cuanto al Hubble me imagino que, llegado el caso, no habría ningún impedimento técnico para organizar una nueva misión de servicio y reparación con una cápsula Dragon o una Starliner ¿me equivoco?

Jimmy MurdokJimmy Murdok

Completamente de acuerdo, las estaciones tienen que tener funciones y objetivos mas allá de aprender a vivir en el espacio y experimentar en ingravidez.
Usarlas para ensamblar/atracar/repostar naves de espacio profundo, arreglar satélites y telescopios, ensamblar naves, aterrizadores, traer asteroides, almacenar combustible…
Tengo la sensación que a la ISS le ha faltado brillar algo más, alguna misión chula y mediática que la justifique.

TxemaryTxemary

Pues… creo que sí te equivocas porque el transbordador usaba el brazo robot para capturar el Hubble y ni la Dragon ni la Starliner tienen algo parecido.

Angel24MarinAngel24Marin

Las cápsulas son para trasportar gente de la tierra a otros vehículos. No pueden realizar paseos espaciales desde ellas ya que necesitas una cámara de descompresión y espacio para ponerte el traje.

RuneRune

‘Las cápsulas son para trasportar gente de la tierra a otros vehículos. No pueden realizar paseos espaciales desde ellas ya que necesitas una cámara de descompresión y espacio para ponerte el traje.’

Excepto las que no. Tanto la Soyuz como la Gemini, así como la Vostok, han hecho EVAs sin la asistencia de otro vehículo, de una u otra manera, con esclusa o sin ella. Y fijo que me quedo corto, pero ahora mismo no sé si se utilizó la capacidad en la Apollo (que la tenía). Para poder hacer una EVA, lo que se necesita es un espacio que se pueda presurizar y despresurizar, y una escotilla manual por donde quepa un astronauta. Punto pelota. El resto son redundancias.

‘Pues… creo que sí te equivocas porque el transbordador usaba el brazo robot para capturar el Hubble y ni la Dragon ni la Starliner tienen algo parecido.’

Al menos la Dragon tiene espacio para instalar uno. Imagino que si te pones creativo, a la CST-1000 también se le podría añadir. Otra cosa es que la electrónica y demás sistemas internos estén siendo diseñados para operar en el vacío, que ahora mismo ni idea. Pero de nuevo, siempre se pueden sustituir.

Recordemos que el Orion está siendo diseñado para esto mismo, y ha tenido misiones de referencia que incluían paseos espaciales de recogida de muestras de un asteroide. Aunque fuera pequeñito.

TxemaryTxemary

La Orieon sí estña siendo diseñada para estos supuestos, el resto no. Habrái que rediseñarlas que no es un tema nada baladí…

DavidDavid

Si, pero solo si las condiciones acompañan, el problema es que tienen una ventana de un minuto para lanzar cada día, por la órbita tan especial que quieren alcanzar.

Fernando GeneraleFernando Generale

Fantástico proyecto como simpre demostrando que se puede ser eficaces en desarrollar este tipo de tecnología si el telescopio James weep hubiera sido construido por China ya lo tendríamos en órbita y con un costo de una fracción de lo que Costa

U-95U-95

A ver si ellos o quien sea son capaces de lanzar un telescopio que empequeñezca al Hubble y que no sea la obra de El Escorial que es el Webb. Y pueden empezar misiones del estilo de las que se quedaron fuera de seleccion en los programas Discovery y New Frontiers (NEOcam, misiones de estudio de Venus y Encelado…)

miguelmiguel

Suerte y que no pasen por el calvario del JW.

Una pregunta: comentan que el Hubble se acerca al final de su vida ¿pero por qué está quedándose sin propelentes o porque caería a la Tierra?, porque estoy seguro que saldría “””barato””” mandar un satélite que lo eleve y ya puestos uno que permita actuar de motor … lo que nos ha dado, se merece esto y más. No se, esta mañana estoy ñoño.

Daniel Marín

Ahora mismo el principal factor que puede limitar la vida del Hubble es el fallo de componentes claves (giróscopos, ordenadores, instrumentos, etc.) más que la altura de la órbita. Si aguanta muchos años más la cosa cambiará, claro está.

fisivifisivi

La humanidad sigue teniendo en China, desde milenios, una fuente contínua y segura de investigación científica y de innovación tecnológica, casi independiente de los avatares históricos y de los caprichos del mercado. Si además progresara tanto en el respeto a los derechos humanos como el norte de Europa y aboliese la pena de muerte, sería ideal. De momento, espero que disfrutemos pronto de los descubrimientos de este telescopio.

Hilario GómezHilario Gómez

Tampoco te pases.
China estuvo en la vanguardia “tecnológica” hasta el siglo XV, pero por sus condiciones socioeconómicas (una gran masa de población trabajadora a muy bajo coste) no tuvo necesidad de “mecanizar” su proceso productivo, ni se dieron las reformas de la propiedad rural y la acumulación de capital privado terrateniente y comercial que sí se produjo en el siglo XVIII en el Reino Unido y que condujeron a la Revolución Industrial. Por no hablar de los condicionantes ideológicos presentes en la Europa de la Ilustración y en el pensamiento protoliberal ausentes en el Imperio del Centro.
Abolir la pena de muerte no tiene nada que ver con el desarrollo de un país y desde luego la concepción occidental de los derechos humanos poco tiene que ver con China. Y del Norte de Europa, mejor ni hablamos, porque también tienen lo suyo.

FermiFermi

¿Y la ESA? ¿A qué se dedica la ESA? En mi opinión, cuando SpaceX lleve gente a marte, la ESA seguirá debatiendo la creación de nuevas normas para la seguridad en las misiones tripuladas.

Al mismo tiempo que decide la nueva cuota de refugiados para Europa y a la vez que planea junto co EEUU qué pais de oriente medio bombardea.

Disculpad, me habéis pillao de lunes…

Hilario GómezHilario Gómez

No te disculpes, tienes toda la razón. La ESA cada vez pinta menos. Está asfixiada por su carácter de organización intergubernamental y constreñida por un presupuesto escaso para lo que es la UE, dependiente de los mangoneos de unos ministros que se reunen cada cierto tiempo a ver qué parte de la tajada son capaces de pillar para su país. A los ministros la ciencia y el apoyo popular a la exploración espacial se la suda fuera de los períodos electorales.

Que a estas alturas a lo mas que aspire la ESA es al Ariane 64 y que carezca de toda “visión de futuro” más allá de mandar unas sondas no precisamente gigantes a Mercurio, Júpiter y Marte, sin pensar en un programa tripulado, sin invertir en nuevos sistemas de propulsión ni en planes serios a largo plazo en la Luna y Marte dice mucho de una Europa que se está convirtiendo en el geriátrico de Occidente y que carece de toda ambición de pintar algo en el mundo.

Voy a tomarme una Voll-Damm y seguir autocompadeciendome.

U-95U-95

No se que ha pasado que no se ve el mensaje que postee ayer, pero aqui va: a ver si esto no se convierte en otro Webb, y a ver si sirve de catalizador para que en la NASA, etc. se pongan las pilas y a su tiempo veamos un telescopio espacial mayor aun que ese, asi como otros proyectos del estilo de los propuestos para las Discovery y New Frontiers pero que no fueron seleccionados (equivalente de la NEOCam, sondas a Venus y Encelado, etc).

China tambien va a implementar, por cierto, una especie de “carnet social” con ventajas y desventajas segun se comporte uno y que incluyen poder viajar en primera o no, poder enviar a los hijos a determinadas escuelas, optar o no a determinados trabajos, etc.

Fernando GeneraleFernando Generale

Off topic : parece que spacex quiere utilizar globos gigantes de helio para recuperar la segunda etapa del Falcón 9 ,no se que piensen los ingenieros de blogs pero para mi es una idea genial :-)

Pedro

¿Globos gigantes para qué, para realizar la reentrada, para dejar la etapa flotando y recogerla mediante helicóptero…?

amagoamago

Así a bulto, un globo que permita flotar la 2a etapa… 500kg. Me parece inaceptable. Un escudo térmico inflable… Podría ser.

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