LUVOIR, el próximo telescopio espacial gigante

¿Te imaginas un telescopio espacial con un espejo primario de quince metros? A pesar de que todavía no se ha lanzado, la comunidad científica tiene puesta su vista más allá del telescopio espacial James Webb (JWST). El JWST se suele presentar como el sucesor del telescopio Hubble (HST), pero en realidad esta maravillosa máquina observará principalmente el infrarrojo medio y no podrá ver en el espectro visible. El próximo telescopio espacial que podría ser considerado como el sucesor del Hubble es el WFIRST, que también trabajará en el visible. Sin embargo, el WFIRST —que usará la óptica de un satélite espía cedido a la NASA— tiene un espejo primario con un diámetro similar al Hubble y un campo de visión mucho mayor. O sea, más que el sucesor del Hubble se trata de un instrumento con unas capacidades distintas centrado en el estudio de exoplanetas y la materia y energía oscuras. Por eso la comunidad científica internacional sigue impulsando el desarrollo del auténtico sucesor del Hubble: un gran telescopio espacial creado para observar en las mismas longitudes de onda que este, es decir, ultravioleta, visible e infrarrojo cercano. Señoras y señores, les presentamos a LUVOIR.

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Concepto de telescopio espacial LUVOIR (NASA).

LUVOIR (Large UV/Optical/InfraRed Surveyor) nació hace unos años como una de las muchas propuestas de telescopios espaciales que aparecen de tanto en cuanto, pero poco a poco ha convergido con el proyecto de telescopio espacial gigante ATLAST de la pasada década y el más reciente HDST. Los cohetes actuales limitan el tamaño de los telescopios espaciales a unos pocos metros, de ahí que el JWST utilice un espejo segmentado plegado de unos seis metros de diámetro. LUVOIR emplearía la tecnología del JWST, pero la llevaría un paso más allá. O mejor dicho, varios pasos.

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Diseño actual de LUVOIR para la versión de 15 metros (NASA).
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Vista posterior de la sección de instrumentos (NASA).

Después de muchos tiras y aflojas discutiendo el tamaño óptimo de LUVOIR, los especialistas se han centrado en dos opciones con un espejo primario de 9,2 y 15,1 metros respectivamente (recordemos que el Hubble tiene 2,4 metros). Evidentemente estas cifras quedan muy lejos de los 24 metros que se llegaron a proponer para las primeras versiones de ATLAST, pero está en el rango de los últimos estudios de este proyecto, en los que se llegaba al consenso de que 8 y 14 metros eran las cifras mínimas aceptables. Si alguien se pregunta a qué se debe la disparidad de tamaños, la respuesta es que la opción de 9,2 metros es mucho más barata que la de 15,1 metros, por lo que se presenta como un ‘plan B’ en caso de que no sea posible sacar adelante la opción de mayor tamaño (y coste). Y es que la versión de 15 metros tendría nada más y nada menos que un espejo formado por 120 segmentos de 1,15 metros de diámetro (!!), con una superficie total de 135 metros cuadrados.

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Configuración de lanzamiento de LUVOIR (NASA).

Otra ventaja de la versión de 9,2 metros es que sería lanzada por cualquier cohete que tuviese una cofia de 5 metros de diámetro, como es el caso del Atlas V. Por contra, el LUVOIR de 15 metros requeriría una cofia de 10 metros, una cifra que por ahora está solo al alcance del enorme SLS Block 2 de la NASA. LUVOIR estaría situado, como otros tantos telescopios espaciales, en el punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol, a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta, y deberá tener la capacidad para ser reparado en órbita —una capacidad de la que carece el JWST—, un requisito que ampliará su vida útil a costa de aumentar su precio considerablemente (como se suele decir, con lo que costó diseñar el Hubble para que fuera posible repararlo en órbita baja se podrían haber construido varios observatorios espaciales).

LUVOIR observará, además del visible, el ultravioleta y el infrarrojo cercano (su rango irá de 105 nanómetros a 2,5 micras). Las longitudes de onda ultravioleta quedan fuera del alcance de la nueva generación de telescopios gigantes situados en Tierra, pero la comunidad científica considera que son fundamentales a la hora de entender multitud de procesos energéticos en el Universo. La carga instrumental estaría formada por una cámara de alta definición, un espectrómetro visible e infrarrojo, el espectrómetro ultravioleta LUMOS (UV Multi-object Spectrograph) y el espectropolarímetro ultravioleta de alta resolución Pollux (este último una contribución del CNES francés, aunque por ahora solo para la versión de 15 metros). Además, y para aumentar el retorno científico con respecto a los grandes telescopios terrestres, LUVOIR llevará un coronógrafo para el análisis detallado de planetas extrasolares.

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Despliegue de LUVOIR (NASA).

Las capacidades de LUVOIR de 15 metros quitan el hipo a cualquiera. Estamos hablando de un instrumento que revolucionará todos los campos de la astrofísica. Por ejemplo, será capaz de descubrir y estudiar las atmósferas de cerca de cien exotierras (!) en busca de biomarcadores que delaten la presencia de vida. Podrá distinguir regiones de formación estelar de un pársec en galaxias situadas a 25 millones de pársecs de distancia. Servirá para trazar un mapa detallado de la concentración de materia oscura en el universo cercano (gracias al uso de la técnica de microlente gravitatoria) y, con suerte, identificará las fuentes de ondas gravitacionales que detecten los observatorios terrestres como LIGO y VIRGO. Y si te impresionan las bellas imágenes de Júpiter proporcionadas por la sonda Juno, LUVOIR podrá obtener fotografías con mayor resolución desde la órbita terrestre. Efectivamente, mientras Juno alcanza una resolución de 30 kilómetros por píxel, LUVOIR podrá ver detalles de las nubes de Júpiter con una resolución de 24 kilómetros por píxel. Y no solo eso. LUVOIR estudiará los géiseres de Encélado o de Europa (si se confirman), así como las erupciones de Ío.

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Hasta dónde se podrán ver estrellas individuales con LUVOIR (NASA). 
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Descubrir un punto azul pálido alrededor de otra estrella: una de las misiones de LUVOIR (NASA).

Aunque no será fácil. Los desafíos técnicos son enormes. Los segmentos del espejo deberán alcanzar una estabilidad en su posición del orden de 10 picometros, un orden de magnitud por encima de lo que permite la tecnología actual. LUVOIR es un proyecto apasionante, pero toca armarse de paciencia. Por ahora sigue siendo una simple propuesta. A finales de este año el centro Goddard de la NASA terminará su informe final recomendando las características e instrumentos que debe tener el telescopio. De seguir adelante, estamos hablando de un proyecto que no será aprobado formalmente hasta dentro de varios años y, en cualquier caso, no alcanzaría el espacio antes de 2030. ¿Pero a quién no le gustaría ver semejante maravilla escudriñando el Universo?

LUVOIR será GRANDE (NASA).
LUVOIR será GRANDE (NASA).

Referencias:

  • https://asd.gsfc.nasa.gov/luvoir/
  • https://luvoir.sciencesconf.org/


66 Comentarios

    1. Es una maravilla y espero que se haga, el único problema es que como salga igual de caro que el JWST , por regla de tres, hablamos de 21 mil millones , algo inalcanzable..

        1. Sí, y comparado con los mil millones o así que puede costar un telescopio terrestre de 20-30 metros no sé si merece la pena la relación coste / beneficio para el incremento de conocimiento en astronomía.

          1. Creo que con 24 mil millones se podria desarrollar toda la arquitectura de exploracion tripulada marciana, (y terminar el hambre en el mundo unas 2 o 3 veces, ja)

        2. Con eso se podrían construir 5 preciosos portaaviones clase Nimitz, que son mucho más necesarios.

          En realidad, gastamos – como planeta – POQUISIMO en exploración espacial. El planeta gasta en comida para mascotas lo mismo que EEUU en la NASA. Y como país… incluso España podrían sostener un programa espacial decente. Para poner las cosas en perspectiva, invertimos anualmente en ESA menos de un 0.5% de lo que “hemos” gastado en salvar la banca.

          1. Sobre todo el tema de pagar entre todos el pufo de políticos y gente de calaña similar jugando a ser banqueros, además -fuera de aquí- de aquellos banqueros que jugaron al Monopoly con las finanzas del mundo, aunque excepto por lo menos aquí hayan devuelto a veces el dinero prestado.

            Para todos los demás, ya sabemos lo que hubo y hay

  1. Magnifica bestia, una pena vivir en un mundo donde se gasta tanto en guerras y no en este tipo de maquinas, escalofríos me da, solo imaginar el impulso que seria para la humanidad encontrar biomarcadores en un exoplaneta cercano.

  2. Me pregunto si la NASA tiene un departamento dedicado con personal especializado en inventar nombres extraños para las misiones, calzando palabras a la fuerza para que mas o menos suenen a algo. Ya no se hacen homenajes a cientificos ni se dedican nombres inspiradores.

    1. Muchos de los telescopios o sondas lanzados, por no decir casi todos, tienen un acrónimo durante la fase de diseño y construcción y poco antes del lanzamiento son bautizados con nombres acordes a la misión que unas veces son de científicos y otras no.

  3. Hola Daniel,
    Leyendo tu post me surgió una duda. Si el telescopio va a ser diseñado para que pueda ser reparado en órbita pero estará situado en el punto de Lagrange L2 ¿Que características debe tener una misión para repararlo o hacerle mantenimiento?

  4. Que barbaridad! Va a revolucionar nuestro conocimiento del sistema solar y más allá!
    Por cierto, la siguiente lista es mi percepción sobre que mundo conocemos más. ¿Que os parece?
    1. La luna
    2. Marte
    3. Júpiter
    4. Saturno
    5. Venus
    6. Mercurio
    7. Ceres
    8. Pluton
    9. Titán
    10. Neptuno
    11. Urano
    12. Io
    13. Europa
    14. Encelado
    15. Fobos
    16. Deimos
    17. Gabinetes
    18. Calisto

    1. Creo que se sabe mas de Io, Europa, Encelado, Ganimedes y Calisto que de Neptuno y Urano.
      Por otra parte tengo mis dudas sobre si sabemos mas de la Luna que de Marte.

    2. Mi lista a futuro del orden de prioridad en la exploración del sistema solar es la siguiente:
      1. Marte
      2. Europa
      3. Encelado
      4. Titan
      5. Urano
      6. Neptuno
      7. Algún Cometa
      8. Algún Asteroide
      9. Ganimedes
      10. Calixto
      11. Venus
      12.La Luna
      13.Mercurio
      14.Cinturon de Kuiper
      15.Alpha Centauri

  5. Una pregunta.
    ¿Existe alguna manera de que este telescopio sea utilizado como arma capaz de causar daños?
    Por ejemplo orientandose hacia el sol, concentrando su luz y lanzando un rayo letal.
    Lo pregunto porque si asi fuera, seria mucho mas sencillo encontrar financiación que si solo se limitara a revelarnos las maravillas del universo sin hacer daño a nadie.

    1. O sea un espejo de Arquímedes de sólo 15 metros de diámetro. Bueno, con eso quizás prendieras fuego a objetos discretos (una embarcación, un avión…) pero poco más…
      Y eso sin contar con que la distancia focal es de pocos metros, no miles y miles de kilómetros.
      En resumen, que no sirve para otra cosa que como telescopio.
      Saludos.

  6. Con el “nuevo” coste de los lanzamientos. Porque no conviene o no se puede desarrollar un telescopio que se ensamble (mediantes diversas misiones) en la órbita baja, y luego se “autopropulse” a su punto final?
    Saludos y MIL GRACIAS a Daniel y toda la comunidad por este GENIAL blog. Soy un programador informático sin ningún conocimiento de astronomía, pero adoro leer cada artículo y sus comentarios.

    1. Buena pregunta. El concepto se ha estudiado en el pasado, pero el problema es el coste y la fiabilidad. ¿Y si una de las partes falla? Puedes perder toda la misión. Es decir, segmentar la misión sale más caro y encima el riesgo es el mismo o mayor. No obstante, para telescopios gigantes como este el concepto merece la pena ser revisado.

      1. ¿Estás seguro que sale más caro enviar 10 Falcon 9 a LEO y una etapa propulsiva en un 11º lanzamiento, que un SLS con toda la carga y en trayectoria de posicionamiento final(por poner un ejemplo)? Me parece que no. Máxime, teniendo en cuenta que los F9 existen… y el SLS no.

        En cuanto a si falla una sección, pues se vuelve a lanzar otra (con poco retraso, pues no es lo mismo reconstruir una parte que el todo) y listo. Pero, si falla el cohete con TODO el artilugio… ¿qué envías luego?

        La respuesta es: una panzá de llorar.

        1. El SLS es una cuestión a parte, cierto, de ahí que se estudie la versión de 9 m para ser lanzada por EELVs. Pero enviar un observatorio espacial por partes es una pesadilla tecnológica y logística. ¿Cómo calibras los instrumentos y la óptica por separado?¿Y si luego hay algún error?¿Qué hay de las tensiones térmicas que sufren las partes mientras esperan al montaje final en órbita baja?¿Cómo afectaría esto al despliegue en L2? Estamos hablando de una precisión del orden de pm. En cuanto a lanzar un repuesto, ¿significa eso entonces que tienes que construir básicamente dos telescopios con partes redundantes por si algo va mal? El precio de semejante proyecto sería inimaginable.

  7. De todos modos me parece que ese gráfico está mal en distancias. Se supone que el Hubble puede ver gigantes rojas aisladas (resolver galaxias es otro tema) hasta Virgo (50-60 millones de años luz) o más allá incluso para estrellas muy luminosas o planetarias, que ha visto en Coma a >300 millones de años luz.

  8. Extraordinario aparato, si llega a realizarse… Espero vivir para verlo y que no sea otra esperanza que se queda en PowerPoint…

    Una pregunta OffTopic, que se me ocurrió esta mañana: los orbitadores que llevaron a las Viking 1 y 2 a Marte… ¿siguen allí en órbita? ¿Y siguen activos o ya son mera chatarra orbital?

    Gracias!

  9. Es alucinante, pero viendo las complicaciones (y dinero) veo más lógico invertir en los telescopios gigantes terrestres. Afortunadamente se puede observar muy bien desde la tierra en el espectro visible, alcanzando resoluciones similares y sin la necesidad de reinvertir cada 10 o 15 años.

    El gigantesco presupuesto de esta mision se podria usar para lanzar orbitadores a los planetas olvidados o impulsar la exploracion tripulada.

  10. Invertir mejor ese presupuesto en una misión doble a los planetas Urano y Neptuno….
    …aclarando eso si que si, seria excelente si tal telescopio se hiciera realidad.
    En cuanto al Nombre “LUVOIR” no me gusta como suena, como se escucha.

  11. Hola Daniel Marin
    Con el Luvoir se podria ver ciudades en exoplanetas?

    Cual es el tamaño del espejo que necesitamos o que tecnologias necesitamos para ver estructuras como ciudades o algo artificial en exoplanetas?

    1. Ya no sería tanto el tamaño del espejo si no ta precisión del conjunto espejo-coronógrafo, lo que permitiría algo así, que en todo caso, requeriría un tamaño considerable de ser viable.

    2. Hombre, en uno de los podcast de Radioskylab se hablaba de que un telescopio con la capacidad de distinguir objetos de 50 km en la superficie del planeta más cercano a nuestro sistema solar (Alpha Centauri). Seria necesario un espejo primario de 300 km diámetro(!).

      Y estamos hablando del planeta más cercano a nuestro sistema solar a 4,2 años luz, imagínate aquellos planetas que están en el otro lado de la Vía Láctea o en otras galaxias .

        1. Pero según tengo entendido el modo interferómetro en telescopios capaces de ver en el espectro visible no es tan eficaz como si sucede en los radio-telescopios. Se pierde mucha información.

          A no ser que haya un enjambre de espejos primarios muy pegados entre si y formen un super mega telescopios entonces si que podría ser.

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Por Daniel Marín
Publicado el ⌚ 22 septiembre, 2017
Categoría(s): ✓ Astronáutica • Astronomía • NASA