Decidiendo cómo será el próximo gran telescopio espacial de la NASA

Por Daniel Marín, el 14 noviembre, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA ✎ 83

Queda menos de un mes para el lanzamiento del telescopio espacial James Webb (JWST), el proyecto de astronomía espacial más caro y complejo de la historia. Con un precio que ronda los diez mil millones de dólares, el James Webb ha consumido gran parte de los recursos de la división de astrofísica de la NASA durante las dos últimas décadas, obligando a posponer o cancelar otros proyectos. Por tanto, como los recursos son finitos, conviene ir planificando el próximo gran telescopio espacial para optimizar el presupuesto. De entrada, la NASA planea lanzar durante esta década el telescopio Nancy Grace Roman (WFIRST). No obstante, este telescopio, aunque será un magnífico instrumento, no es exactamente un «gran observatorio» como el Hubble o el James Webb (de hecho, su futuro todavía pende de un hilo y no es seguro que sea lanzado). Pero, ¿y más adelante?

Propuesta de telescopio espacial LUVOIR-B, con un espejo segmentado de 8 metros. El futuro gran telescopio espacial debería tener al menos 6 metros (NASA/Goddard Space Center).

Para salir de dudas, la comunidad científica lleva años promoviendo estudios de viabilidad de la siguiente gran misión astrofísica de tipo flagship. Los candidatos finalistas eran los telescopios LUVOIR, HabEx, Origins y Lynx. Origins (Origins Space Telescope, OST) es una propuesta de telescopio infrarrojo, algo así como el descendiente del James Webb, mientras que Lynx sería un gran observatorio de rayos X. Proyectos imponentes, sin duda. Pero no nos engañemos, los que realmente han atraído la atención de todo el mundo han sido LUVOIR y HabEx. LUVOIR es un telescopio espacial segmentado gigante, algo así como un sucesor del Hubble con el diseño del James Webb. Por su parte HabEx debía ser un telescopio más modesto, pero centrado en el estudio de planetas extrasolares y, en concreto, en la búsqueda de biomarcadores en planetas de tipo terrestre. Es decir, una misión para buscar rastros de vida en otras estrellas.

Los cuatro estudios de grandes observatorios de la NASA: HabEx, LUVOIR, Lynx y Origins (NASA).

Los informes finales de las cuatro misiones se publicaron hace aproximadamen dos años. Desde entonces, la Academia Nacional de las Ciencias, Medicina e Ingeniería de EE.UU. ha estado analizando las propuestas para hacer una recomendación final a la NASA. Obviamente, se trata de un informe no vinculante, pero la agencia espacial ha intentado seguir en las últimas décadas las recomendaciones de la comunidad científica en sus misiones astrofísicas y planetarias (aunque no siempre lo ha conseguido). Recientemente se ha publicado el informe final de la Academia Nacional con las recomendaciones. Como era de esperar, el informe no «se moja» y no recomienda ninguna de las propuestas en concreto, optando por una decisión salomónica. Puesto que LUVOIR y HabEx eran, con diferencia, las propuestas más llamativas, el informe recomienda fusionarlas en una.

HabEx con Starshade (NASA/HabEx).

Recordemos que LUVOIR (Large UV/Optical/InfraRed Surveyor) se presentaba en dos variantes, la principal o LUVOIR-A, con un espejo segmentado de 15 metros de diámetro (!) formado por 120 piezas hexagonales (!!), y la versión más modesta LUVOIR-B, con un espejo de 8 metros y 55 segmentos. LUVOIR es un observatorio de tipo generalista destinado a observar en el ultravioleta, visible e infrarrojo cercano, como el Hubble, por lo que tendría un impacto en todas las ramas de la astrofísica. Su principal pega es la enorme complejidad, que se traduce en un enorme coste. Su tamaño solo permitiría lanzarlo con el SLS o la Starship y, además, entraría en competencia directa con la nueva generación de telescopios terrestres que observan en el visible —como el TMT y el ELT—, muchísimo más baratos. Como contrapartida, permitiría observar en el ultravioleta, una región clave para la búsqueda de biomarcadores —¡ozono!— y otros fenómenos astronómicos muy interesantes que no podemos ver desde la Tierra por culpa de la atmósfera.

LUVOIR-A y LUVOIR-B (NASA).
LUVOIR-A comparado con el Hubble y el James Webb (LUVOIR).
LUVOIR-B (LUVOIR).
LUVOIR-B, de 8 metros (NASA).

Comparado con el excesivo y barroco LUVOIR, HabEx (Habitable Exoplanet Observatory) se presentaba como una propuesta más racional: un telescopio espacial con un espejo monolítico de tan «solo» 4 metros. Bastante más que los 2,4 metros del Hubble o el Nancy Grace Roman, pero inferior a los 6,5 metros del Webb y, por supuesto, a las dos versiones de LUVOIR. Al igual que LUVOIR, HabEx observaría desde el ultravioleta al infrarrojo cercano. La pega es que HabEx seria una misión mucho menos amplia y, aunque la búsqueda de biomarcadores es fascinante, pasaría de largo sobre otros objetivos claves de la astronomía actual. Además, la propuesta de HabEx tiene «truco», porque para realmente sacarle el jugo al telescopio sería necesario situar en órbita una «sombrilla» espacial conocida como Starshade, que no deja de ser otra nave espacial compleja. La introducción de este elemento y las dificultades técnicas asociadas hacían que, al final, el riesgo asociado al proyecto no fuera muy inferior al de LUVOIR, a pesar de ser un telescopio mucho más pequeño y menos capaz.

Partes de HabEx (NASA/HabEx).
Simulación de un hipotético sistema estelar alrededor de una estrella de tipo solar situado a 28 años luz. Los puntos son cinco planetas: ‘a’ sería una exotierra, mientras que ‘b’, ‘c’ y ‘d’ serían planetas gigantes y ‘e’ un neptuno situado más cerca que el nuestro. También se aprecia un cinturón de Kuiper denso (anillo exterior) y el polvo interplanetario zodiacal interior (pegado a la estrella) (NASA/HabEx).
Posibles espectros de los cinco mundos de la imagen anterior (NASA/HabEx).
Observaciones con Starshade (NASA/HabEx).
Despliegue de Starshade (NASA/HabEx).

Así que, como decíamos, el informe final de la Academia Nacional de las Ciencias ha decidido unificar las dos propuestas en una. El futuro gran telescopio espacial tendría un espejo primario de 6,5 metros y sería capaz de observar en el ultravioleta, visible e infrarrojo. Es decir, una versión reducida de LUVOIR, pero con algunos instrumentos optimizados para la búsqueda de biomarcadores. El tamaño del espejo y las dimensiones del telescopio, así como su presupuesto, serían muy parecidas a las del James Webb, lo que permitiría aprovechar muchas soluciones tecnológicas de esta misión. Este nuevo «LUVEx» o «James LUVOIR» estaría disponible para ser lanzado en la próxima década con un coste aproximado de unos 11 mil millones de dólares (o sea, similar al JWST, pero teniendo en cuenta la inflación en los próximos años). Por el contrario, LUVOIR no estaría listo hasta 2040 o 2050 —dependiendo de la versión— y su coste podría superar fácilmente los 17 mil millones. Aunque el informe deja claro que la cifra de 6 metros para el espejo del nuevo telescopio es orientativa, ha llamado la atención lo modesto de la propuesta, que es llamativamente inferior a los 8 metros de la versión más pequeña del LUVOIR, un número que no fue elegido por casualidad (es el mínimo a la hora de llevar a cabo muchos estudios astronómicos). No cabe duda de que nadie quiere repetir el error del James Webb a la hora de estimar presupuestos y plazos.

Misiones astrofísicas recomendadas por la Academia Nacional de las Ciencias para los próximas décadas (NAS).

Siguiendo su línea salomónica, el informe recomienda que la NASA no se olvide de otras misiones en el infrarrojo y en rayos X y que siga desarrollando telescopios para estas longitudes de onda, siempre y cuando no superen los cinco mil millones de dólares. Con este dinero se podrían sacar adelante versiones más modestas de los observatorios Lynx y Origin. El informe recomienda además sacar adelante misiones todavía más baratas, de 1,5 mil millones de dólares, aproximadamente, que se lanzarían una vez cada diez años, más o menos, y serían más sencillas que las antes mencionadas, pero más ambiciosas que las misiones «baratas» de tipo Explorer que tiene la NASA.

Detección de biomarcadores en exoplanetas con el Hubble, el James Webb y el futuro LUVOIR (NASA).

Referencias:

  • https://www.nap.edu/catalog/26141/pathways-to-discovery-in-astronomy-and-astrophysics-for-the-2020s


83 Comentarios

  1. Desde niño siempre me a fascinado otear horizonte y la NASA cumple con esa misión y nos permite a nosotros acompañarla un 10 para la Compañia.santiago.

  2. Leí un artículo en una revista científica en la que numerosos astrónomos y miembros de la comunidad científica abogaban por un telescopio de menor tamaño pero que operase en una órbita muy lejana a la de la Tierra, concretamente en la de Saturno, según decían, necesitaban una fracción del tamaño del espejo del Hubble para obtener mejor rendimiento a esa distancia del sol debido a que tendría una visión con menos interferencia lumínica de éste y más limpia, qué se sabe al respecto? para lanzamiento es mejor en términos de peso y de fabricación es de menor coste, solo necesitan más tiempo para llegar a la órbita.

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