Aunque parezca mentira, hubo una época no muy lejana en la que la humanidad no sabía si existían planetas alrededor de otras estrellas. Pero eso no disuadió a algunos visionarios de proponer la construcción de un telescopio espacial para descubrir planetas mediante tránsitos, es decir, la disminución del brillo de la estrella que se produce al pasar el planeta por delante. La idea era una locura, porque esta técnica favorece la detección de planetas muy grandes que giran muy cerca de su estrella. Y, como todo el mundo creía saber, los planetas gigantes solo se encuentran en orbitas muy lejanas. Pese a todo, un equipo de investigadores liderados por William Borucki tuvo la osadía de desafiar a la comunidad científica y propuso en 1992 el telescopio espacial FRESIP para detectar planetas extrasolares. A gran parte de esa misma comunidad científica le faltó tiempo para burlarse de Borucki, un físico con amplia experiencia en la NASA, pero que no era astrofísico y ni siquiera tenía un doctorado. Poco importaba que Borucki, junto con Audrey Summers, hubiera presentado su método para descubrir planetas en una fecha tan temprana como 1983. Por entonces pocos le hicieron caso y en 1992 las cosas no habían cambiado demasiado. FRESIP (Frequency of Earth-Size Inner Planets) era un sinsentido que nadie en su sano juicio apoyaría, a pesar de su bajo coste. Y, efectivamente, así fue. La NASA rechazó la propuesta FRESIP por ser demasiado ambiciosa.

Pero la NASA no contaba con dos factores. El primero y fundamental era que, contra todo pronóstico, los planetas gigantes sí que pueden orbitar cerca de sus estrellas, como comprobaron con sorpresa en 1995 Didier Queloz y Michel Mayor cuando descubrieron 51 Pegasi b, el primer planeta detectado alrededor de una estrella de la secuencia principal. Este descubrimiento multiplicó el potencial científico de FRESIP en varios ordenes de magnitud. El segundo factor era la extraordinaria tozudez y determinación de Borucki. Borucki sabía que su idea era buena y, especialmente a partir de 1995, que su telescopio sería capaz de detectar numerosos exoplanetas. En 1996 FRESIP cambió su —horroroso— nombre a Kepler por sugerencia de astrónomos de la talla de Carl Sagan o Jill Tarter.

El telescopio cazaplanetas de Borucki fue rechazado hasta cuatro veces por la NASA (en 1992, 1994, 1996 y 1998). Y no sin motivos. La agencia espacial dudaba de que los detectores fueran lo suficientemente sensibles, de que el telescopio fuese bastante estable o de que la variabilidad natural de las estrellas permitiese detectar planetas usando un telescopio espacial. Pero Borucki y su equipo mejoraron su diseño original hasta que, por fin, la misión fue aprobada en 2001 como parte del programa de misiones Discovery de bajo coste. A pesar de que este programa había sido concebido para dar preferencia a sondas planetarias, el potencial de Kepler era demasiado alto para dejarlo pasar.

Kepler, la décima misión Discovery, despegó el 6 de marzo de 2009 mediante un cohete Delta II 7925-10L desde la rampa 17B de Cabo Cañaveral, casi veinte años después de que Borucki propusiese FRESIP por primera vez. Kepler era un telescopio espacial de 1.052,4 kg con un espejo primario de 1,4 metros de diámetro y 0,95 metros de apertura efectiva dotado de un recubrimiento de plata. La misión corría a cargo del JPL, con Ball Aerospace como contratista principal. Al ser un telescopio de tipo Schmidt-Cassegrain, el tubo óptico disponía de una lente correctora de 0,95 metros de diámetro en su extremo. El único instrumento estaba formado por 42 detectores CCD, agrupados en parejas, que estaban refrigerados a —85 º C y cubiertos por una lente de zafiro. Los detectores eran sensibles al rango de longitudes de onda de 420 a 850 nanometros. Estos detectores servirían como un fotómetro de exquisita precisión —diez partes por millón— con el objetivo de medir simultáneamente el brillo de 170.000 estrellas situadas en un campo de visión de 105º cuadrados en la región de Cygnus y Lyra. En este campo hay cerca de cuatro millones y medio de estrellas, pero Kepler solo observaría las más brillantes, es decir, aquellas con una magnitud no superior a 14.

Cada CCD resistente a la radiación tenía unas dimensiones de 5 x 2,5 centímetros y 2.200 x 1.024 píxels, por lo que, en total, Kepler contaba con 95 millones de píxeles, un récord para la época. Como buen fotómetro, Kepler no obtenía imágenes propiamente dichas, sino curvas de luz. De hecho, el plano focal estaba ligeramente desenfocado (en unos 10 segundos de arco) con el objetivo de aumentar la precisión fotométrica. Los datos se grababan cada media hora, con la excepción de los correspondientes a 512 estrellas cuyo brillo se medía cada minuto a modo de calibración. Kepler debía observar continuamente el campo estelar durante al menos tres años y medio para comprobar la frecuencia de planetas alrededor de otras estrellas, con especial énfasis en la frecuencias de pequeños planetas rocosos de tipo terrestre.

Kepler se situó en una órbita solar con un periodo de 373 días, siguiendo a la Tierra en su trayectoria alrededor del Sol. De esta forma se garantizaba que el telescopio pudiese apuntar continuamente a la misma zona del cielo, de ahí que la región de observación elegida estuviese cerca del ecuador galáctico, pero lejos de la eclíptica (por donde pasa el Sol). La pega de la técnica de observación de Kepler era que la mayoría de estrellas del campo estaban demasiado lejos para ser observadas con precisión mediante observatorios terrestres, por lo que la confirmación de la mayoría de los mundos descubiertos sería imposible. Pero no importaba, porque Kepler era una misión estadística, es decir, lo importante nunca fue obtener información sobre planetas concretos, sino estimar cómo de comunes son los exoplanetas en nuestra Galaxia en función de su tamaño y el tipo de estrella.

Kepler tenía unas dimensiones de 4,7 metros de largo y 2,7 metros de diámetro y se alimentaba mediante un panel de 10.2 metros cuadrados capaz de generar 1.100 vatios. El cerebro de la nave era un procesador RAD750, una versión del chip PowerPC empleada en otras misiones de la NASA como la sonda marciana MRO. Para que la misión fuese un éxito, Kepler debía apuntar a la misma zona del cielo con una precisión de nueve milisegundos de arco. Para ello usaría, como es habitual, un mínimo de tres volantes de inercia. A diferencia de otras misiones, Kepler necesitaba que funcionasen perfectamente al menos tres volantes de inercia para cumplir su misión primaria. El telescopio fue lanzado con solo cuatro volantes —que se usaban continuamente para reducir la carga de trabajo de cada unidad— debido a las limitaciones del presupuesto y al elevado peso de los mismos.

Los volantes giraban a una velocidad de entre mil y cuatro mil revoluciones por minuto (se intentaba mantener las revoluciones al mínimo) y funcionaban usando la información proporcionada por cuatro sensores de precisión localizados en las esquinas del fotómetro, catorce sensores solares y dos sensores estelares, así como dos unidades de guiado inercial. Ocho propulsores alimentados por 11,7 kg de hidrazina se emplearían para «desatascar» los volantes de inercia periódicamente y para maniobras de control de actitud que quedasen fuera de las capacidades de estos, así como para mantener un ángulo mínimo con el Sol de 55º. Con el fin de comunicarse con la Tierra, situada a una distancia media de 96 millones de kilómetros, Kepler usaba una antena principal y cuatro de baja ganancia, con capacidad para enviar entre 10 y 4,3 megabits por segundo y recibir entre 7,8 y 2.000 bits por segundo.

La «primera luz» de Kepler tuvo lugar el 8 de abril de 2009, pero los primeros planetas no se anunciarían hasta el 4 de enero de 2010. Como era de esperar, los primeros cinco planetas —de Kepler-4b a Kepler-8b— eran «aburridos» jupíteres calientes como 51 Pegasi b. Kepler funcionaba exquisitamente, pero la reducción de datos era de todo menos sencilla. Como los críticos de la misión habían predicho, los errores en el apuntado del telescopio y la variación en la sensibilidad de los detectores, así como las manchas estelares y otros fenómenos se confabulaban para generar un ruido de fondo muy difícil de filtrar. Y luego había que eliminar los falsos positivos, o sea, los tránsitos producidos por enanas marrones u otras estrellas en sistemas múltiples, además del ruido causado por estrellas de fondo que no se podían resolver en los datos fotométricos. Una auténtica pesadilla informática. Pero el principal problema al que se enfrentaba la misión era la variabilidad estelar. Las estrellas del campo de visión de Kepler habían resultado ser, de media, más díscolas de lo previsto por los modelos teóricos y observaciones previas. Eso significaba que Kepler requeriría mucho más de tres años y medio para completar su misión y estimar la frecuencia de planetas de tipo terrestre alrededor de otras estrellas. Dicho con otras palabras, ahora serían necesarios más tránsitos de un planeta pequeño para confirmar su existencia (en general, seis en vez de tres). Por este motivo, pronto la NASA amplió la misión primaria de Kepler hasta 2016.

2011 sería el primer año en el que Kepler logró atraer la atención de los medios de comunicación. El 10 de enero se anunció el descubrimiento de Kepler-10b. Aunque se trataba de un infierno con océanos de lava fundida, fue el primer planeta rocoso detectado por el telescopio espacial. El 15 de septiembre le tocó el turno a Kepler-16b, el primer exoplaneta circumbinario de la misión (esto es, un mundo que gira al mismo tiempo alrededor de dos estrellas de un sistema binario). El 5 de diciembre los medios se volvieron locos con el anuncio de Kepler-22b, el primer planeta de Kepler situado en la zona habitable. A pesar de que probablemente se trate de un minineptuno y no de un planeta rocoso, Kepler-22b fue un aperitivo de la avalancha de datos que estaba por llegar. El 18 de abril de 2013 el equipo de Kepler publicó el descubrimiento de Kepler-62e y Kepler-62f, los primeros planetas probablemente rocosos situados en la zona habitable detectados por la misión. No obstante, no sería hasta el 17 de abril de 2014 cuando Kepler detectó Kepler-186f, el primer planeta rocoso de tamaño terrestre localizado en la zona habitable (en este caso, en una enana roja).

Pero mientras la parte científica de la misión se desarrollaba exitosamente, no ocurría lo mismo con la técnica. El 4 de julio de 2012 Kepler perdió uno de los volantes de inercia (el número 2). El telescopio se quedó por tanto con solo tres volantes de inercia, el mínimo indispensable para apuntar a la misma zona del cielo y detectar planetas de tamaño terrestre. El equipo de la misión cruzó los dedos para que no fallase ningún otro volante antes de completar la misión primaria, pero en esta ocasión se les acabó la suerte. El 14 de mayo de 2013 el segundo volante (el número 4) dejó de funcionar y la misión primaria finalizó abruptamente. Como resultado, Kepler ya no era capaz de descubrir los exoplanetas más pequeños y, potencialmente, más interesantes, como son las exotierras (planetas de tamaño terrestre situados en la zona habitable). Una misión de 700 millones de dólares había terminado por culpa del fallo de un componente de 200.000 dólares. Otros volantes similares habían presentado problemas en varias misiones que los llevaban, como por ejemplo la sonda Dawn de la NASA. El equipo de Kepler intentó solucionar el problema en 2007, pero por entonces el telescopio ya estaba listo para el lanzamiento. En 2008, sin embargo, los cuatro volantes fueron enviados a la empresa constructora, Ithaco Space Systems, para su revisión en profundidad. Posiblemente sin este mantenimiento adicional la misión primaria de Kepler habría finalizado mucho antes.

Pese a todo, los resultados de la misión primaria fueron impresionantes y cambiaron radicalmente nuestra comprensión sobre los planetas en la Galaxia. Los datos originales fueron procesados usando todos los trucos aprendidos en esta última década de estudios exoplanetarios y el 19 de junio de 2017 se publicó el catálogo final de la misión primaria de Kepler, que contiene importantes diferencias con el anunciado poco después del fallo del segundo volante de inercia. Las cifras son apabullantes. Kepler ha descubierto un total de 4.034 candidatos a planetas, de los cuales se han confirmado 2.335. Piénsalo bien. Cuando a Borucki se le ocurrió la propuesta FRESIP no se conocía ningún planeta extrasolar. Hoy en día la inmensa mayoría de exoplanetas descubiertos lo han sido por Kepler. De esos más de dos mil planetas confirmados, solo entre dos y doce son potenciales exotierras (en 2013 se pensaba que eran cerca de treinta), pero se encuentran demasiado lejos para que puedan ser analizadas en detalle por los actuales telescopios terrestres. Los resultados de Kepler son un éxito rotundo, pero uno no puede dejar de pensar que es una lástima que Kepler no llevase cinco o seis volantes de inercia en vez de cuatro.

Pero Kepler no murió en 2013. Su misión primaria estaba finiquitada, pero seguía siendo un telescopio espacial de cerca de un metro por lo demás perfectamente funcional. La NASA pidió a la comunidad científica ideas para seguir sacando provecho a esta instalación. La ganadora fue la propuesta K2, que haría uso de la presión de radiación de la luz solar para ayudar en el apuntado del telescopio. O sea, la luz serviría como una suerte de tercer volante de inercia (aunque con menos precisión que uno de verdad). Como contrapartida, el telescopio debería maniobrar con respecto al Sol y, por lo tanto, ya no podría apuntar a la misma región del cielo. La misión K2 comenzó en mayo de 2014. Kepler cambiaría de campo estelar cada tres meses aproximadamente, lo que ha permitido el descubrimiento de unos cuantos centenares de planetas —la mayoría gigantes— y la adquisición de nuevos datos sobre variabilidad estelar, supernovas y cuerpos menores del sistema solar.

La misión K2 tenía los días contados desde un principio porque el telescopio debía usar sus propulsores de hidrazina para mantenerse alineado con el Sol. En principio se esperaba que la misión durase entre dos o tres años, pero, una vez más, Kepler ha superado las expectativas más optimistas. El 19 de octubre de 2018 Kepler entró en modo hibernación al agotarse las reservas de hidrazina. Sin combustible era imposible continuar con la misión y el 30 de octubre la NASA dio por finalizadas las observaciones de Kepler. Así terminaban nueve años de actividad prolífica que han cambiado nuestra manera de ver el Universo. Afortunadamente, la misión sucesora de Kepler, TESS, ya está en órbita. Sin embargo, TESS no ha sido diseñado para descubrir exotierras, así que, aunque descubra alguna que otra, habrá que esperar a PLATO para disponer del verdadero sustituto de Kepler.

Casi diez años después de su lanzamiento, la herencia de Kepler no son solo esos casi 2.600 planetas, sino saber que prácticamente la totalidad de estrellas del firmamento tienen mundos alrededor, algunos de ellos parecidos a la Tierra. Y todo como consecuencia de la obstinación de Borucki hace cerca de treinta años. Adiós, Kepler, y gracias por todo.