El telescopio espacial James Webb ya está en su órbita definitiva

Por Daniel Marín, el 25 enero, 2022. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • NASA ✎ 131

Un mes después de su lanzamiento y casi dos semanas tras haber completado su espectacular y complejo despliegue, el telescopio espacial James Webb (JWST) ha alcanzado su órbita definitiva. El 24 de enero de 2022 a las 19:00 UTC, el James Webb encendió por primera vez los motores SCAT-3 y SCAT-4 a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra durante 297 segundos para realizar una maniobra con una Delta-V de 1,6 m/s. Al finalizar el encendido MCC-2 (Mid-Course Correction 2), de casi cinco minutos de duración, el JWST quedó situado en una órbita de halo alrededor del punto de Lagrange ESL-2 del sistema Tierra-Sol. En esta órbita, el JWST permanecerá durante el resto de su vida útil, que, gracias a la precisión del lanzador europeo Ariane 5, se calcula que será de unos veinte años, aproximadamente. Ahora, comienza la aventura científica del telescopio espacial más complejo y caro creado por la mente humana.

El James Webb ha alcanzado su órbita alrededor del punto L2 del sistema Tierra-Luna (NASA).

Era la primera vez que se usaban los motores SCAT-3 y 4 (Secondary Combustion Augmented Thrusters), ya que en los dos anteriores encendidos de corrección de trayectoria, el MCC-1a y el MCC-1b —que tuvieron lugar el 26 y el 28 de diciembre de 2021, respectivamente— se emplearon los SCAT-1 y 2. El motivo de usar dos pares diferentes de motores hipergólicos es que ahora, tras el despliegue del telescopio, el centro de gravedad del mismo ha cambiado significativamente. Por este motivo, los SCAT-3 y 4 están situados en un mástil que forma un ángulo de 37º con el eje horizontal de la nave, mientras que los SCAT-1 y 2 se hallaban en la parte inferior del vehículo (en realidad, en cada encendido solo se utilizó uno de los dos motores de cada par, mientras el otro actuaba de reserva).

Vista del James Webb desde la segunda etapa del Ariane 5 con sus principales componentes (ESA).
Los tres encendidos del JWST para llegar a su órbita. El encendido MCC-1a tuvo una Delta-V de 16 m/s y el MCC-1b de 2,8 m/s, mientras que el MCC-2 fue de 1,6 m/s (NASA).
Trayectoria del JWST si no se hubiera llevado a cabo el MCC-2: el telescopio habría vuelto a la Tierra (NASA).
Fuerzas que actúan sobre el JWST (el SRP es la presión de la luz solar) (NASA).

El punto ESL-2, donde se equilibran los campos gravitatorios de nuestro planeta y el Sol, está localizado a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, pero, como un objeto en este punto no es estable, el JWST describe una órbita elíptica alrededor del mismo. Aunque se denomine de «halo», técnicamente también es posible colocar el telescopio en una órbita de «quasi-halo» o de «Lissajous», pero la diferencia no es significativa —a no ser que tu pasión sea la mecánica orbital, claro—, por lo que, para simplificar, se habla de órbita de halo en general. Esta órbita es bastante amplia y no tiene unas efemérides constantes, pero podemos aproximarla a una elipse con un eje mayor de unos 800 000 kilómetros y un eje menor de 400 000 kilómetros. Esto explica que, en realidad, el JWST ha recorrido un total de 1 609 344 kilómetros desde la Tierra hasta el lugar donde comenzó el encendido MCC-2. En todo caso, y como decíamos, la órbita de halo no es estable, motivo por el cual el JWST tendrá que realizar un encendido de sus motores MCC cada 21 días. Estos encendidos no solo servirán para ajustar la trayectoria, sino también para liberar momento angular de los volantes de inercia, usados para apuntar el telescopio en la dirección deseada y que deben contrarrestar el efecto de la presión de radiación de la luz solar contra el escudo (de hecho, la presión de radiación de la luz solar genera la cuarta fuerza de mayor intensidad sobre el observatorio tras los campos gravitatorios de la Tierra, el Sol y la Luna, por ese orden).

Posibles trayectorias y órbitas de halo en función de la ventana de lanzamiento (NASA).
Dimensiones de la órbita (NASA).
Posición de cuerpos celestes con respecto al ángulo de azimut del telescopio desde la órbita alrededor de L2 (NASA).

Al ser una órbita tan amplia, la Tierra y la Luna no siempre van a estar justo por «detrás» del JWST, así que hay que tener cuidado con que estas fuentes de luz no estropeen las observaciones. Al fin y al cabo, esta órbita ha sido elegida para mantener una «cara» del JWST siempre en sombra y otra iluminada. De todas formas, este no ha sido el único criterio a la hora de seleccionar la órbita, ya que, de ser así, lo ideal habría sido situar el observatorio en órbita solar lejos de la Tierra, como el telescopio infrarrojo Spitzer. En una órbita solar el JWST gastaría mucho menos combustible y su vida útil no estaría limitada por los propergoles. No obstante, si se eligió la órbita de halo es porque, además de permitir que la óptica del telescopio esté lo suficientemente fría, se pueden garantizar unas comunicaciones estables, una condición fundamental para planificar las observaciones con mucha antelación. Pero antes de que los instrumentos científicos puedan funcionar y revelarnos las maravillas del cosmos, es necesario pasar por una serie de etapas. La primera consiste en el enfriamiento del «lado nocturno» del JWST, que incluye la óptica y los instrumentos, hasta unos —233 ºC. Estas bajísimas temperaturas, que son necesarias para que el telescopio pueda observar en el infrarrojo, se lograrán mediante el uso del escudo solar pasivo, formado por cinco capas de kaptón (para que el instrumento MIRI pueda ver en el infrarrojo medio será necesario usar refrigeración activa con helio de tal modo que el sensor esté a apenas 7 kelvin sobre el cero absoluto).

Siguientes fases del James Webb (NASA).
Secuencia de enfriamiento del James Webb gracias al escudo solar (NASA).
Fases de puesta a punto del JWST en L2 (Aura/S. Lifson).

En estos momentos, la óptica del JWST se encuentra a —211 ºC, así que todavía quedan unos días para que se enfríe a la temperatura adecuada. Por otro lado, los 18 segmentos del espejo primario de 6,5 metros deben alinearse para formar una única imagen coherente. Cada segmento emplea seis ‘actuadores’ con seis grados de libertad para corregir su orientación con respecto al resto que pueden mover los espejos en incrementos de 50 nanómetros o de 7 nm (en ajuste fino). El proceso de alineación es muy complejo y llevará cerca de tres meses —no solo es alinear los espejos, sino comprender todas sus propiedades y limitaciones—, aunque la NASA espera tener las primeras imágenes en cinco meses como muy tarde. El pasado 13 de enero dio comienzo el proceso de alineación y se empezaron a mover los 18 segmentos del espejo primario desde la posición de lanzamiento hasta la posición de observación (unos 12,5 milímetros de diferencia). En definitiva, por ahora todo marcha como la seda con el James Webb. Ni en sus mejores sueños se hubiera podido imaginar la NASA que poner a punto el telescopio espacial más complejo de la historia iba a desarrollarse sin incidentes dignos de mención. Esperemos que siga así durante varias décadas.

Movimiento de los segmentos desde la posición de lanzamiento (NASA).
Telescopio Espacial James Webb (NASA).


131 Comentarios

  1. Muy buena actualización, tengo la duda de si este telescopio servirá para aclarar la polémica discrepancia sobre la constante de Hubble. ¿Alguien lo sabe?

    Por otro lado, me surge la curiosidad, los antivacunas/terraplanistas/lo que sea, ¿qué opinarán de eso?. ¿Qué no existe, qué es parte del complot mundial para ocultar la verdad, otra cortina de humo?

    1. Pues debería ser de bastante ayuda. Las galaxias más lejanas, debido al desplazamiento al rojo emiten en infrarrojos, con lo cual están fuera de la visión del Hubble y de los telescopios terrestres. Midiendo su desplazamiento se podría afinar mucho.
      Pero no te creas nada de lo que venga, ya que esto en un complot judeo-masonico ideado por Soros y Bill Gates, financiado con el oro de Moscú y vigilado por los lagartos alienígenas que nos gobiernan. Hay oferta 3×2 de papel de aluminio en el supermercado. No nos la podemos perder.

  2. Larga vida a este telescopio tan caro y tan esperado.
    Seguro que los astrónomos aprovecharán cada segundo de observación como si fuera el último.

    ¡Que los rayos cósmicos le sean leves!

    Por curiosidad:
    ¿Con qué período orbitará en torno a L2?
    Supongo que debe de ser muy largo, por lo grande que es la órbita y la poca gravedad que habrá allí.

      1. Lo que dice es que el tiempo para llegar a empezar a órbitar L2 era de unos 30 días
        «How Long Will It Take Webb To Get To L2?
        It will take roughly 30 days for Webb to reach the start of its orbit at L2»
        Lo que pregunto es cuanto tarda en dar cada vuelta en torno a L2.

      2. Más abajo sí lo dice, unos seis meses:
        «Webb’s orbit is represented in this screenshot from our deployment video (below), roughly to scale; it is actually similar in size to the Moon’s orbit around the Earth! This orbit (which takes Webb about 6 months to complete once)»

        Gracias

    1. HD 84406
      una estrella similar al Sol que forma parte de la constelación Ursa Major (La Osa Mayor);
      para la alineación del espejo, se enfocará cada uno de los 18 segmentos primarios del espejo en esa estrella distante y brillante.

  3. OT : parece ser que china lanzo un nuevo cohete de metano sin avisar no sé si sea cierto pero sería el primero a nivel mundial ??

  4. OT: Mientras en Elon World…

    Tesla cae un 5% en bolsa a pesar de sus buenos resultados…la burbuja está a punto de estallar…

    Y la Cybertruck llevará más retrasos que el SLS…

    https://www.reuters.com/business/autos-transportation/tesla-sees-cybertruck-production-delayed-2023-2022-01-26/?utm_medium=Social&utm_source=twitter

    Y Pakistán, ha dicho que Starlink no se pone en su territorio…

    //spacenews.com/pakistan-is-next-to-halt-starlink-preorders/

    Otro mercado menos para SK…

    Veremos…

    1. Asique El origen Azul vuelve sus ojos hacia las abejitas de Colorado para planear su “Luna de miel “ ?

      Un gran paso para Bezos ! …. ya veremos si para las honeybees

      Gracias por la noticia Erick.

    1. esa etapa se estrellara de forma NO premeditada en el lado oscuro de la Luna,
      solamente un satélite orbitador podría captar las imágenes del choque.

          1. O en el disco de Pink Floyd 😅

            El caso es que tenemos un par de orbitadores y el Queqiao, no? Raro sería que ninguno captara nada!

    2. Como antecedente:
      – la sonda LCROSS (lanzada después de la Chandrayaan-1) -2009- tenia como objetivo determinar la naturaleza del Hidrógeno en las zonas polares de la Luna; una vez finalizada su misión principal recolecto y registro datos de la columna de eyección dejada por el impacto de la etapa superior Centaur (parte del vehículo de lanzamiento) mas la Shepherding.
      – la misión GRAIL -2012- (doble sonda) dedicada al mapeo gravitacional de la Luna al final de su misión impactaron contra la Luna para aprender de la columna de eyección .
      En ambos casos se aprovecharon los impacto. El choque de la etapa del Falcón es una nueva oportunidad para analizar para recolectar información. En efecto, como el choque se producirá en el la cara oculta de la Luna, la observación solo sera posible con el LRO y la Chandrayaan-2 que pueden enfocar sus instrumentos en el material expulsado del subsuelo.

    1. Te digo lo que ya te he dicho antes: parece una prueba de rotura.
      Y no te fíes tanto de gente que asegura en su propia bio que es un «hater» de Musk…

    1. «Sarah Cords is a children’s nonfiction book author»

      Este es el nivel que Erick exige para «documentarse».

      *****

      Un accidente cada 4’31 milones de millas usando el Autopilot (Autosteer and active safety features).

      «For drivers who were not using Autopilot technology (no Autosteer and active safety features), we recorded one crash for every 1.59 million miles driven.

      By comparison, NHTSA’s most recent data shows that in the United States there is an automobile crash every 484,000 miles.»

      Sin Autopilot hay un accidente cada 484.000 millas. Con Autopilot, un accidente cada ​4’31 millones de millas…

      El vídeo: un fallo del conductor, no del Autopilot. Ni te molestas en difundir la verdad:
      https://www.autoevolution.com/news/weird-tesla-crash-in-new-york-shows-the-dangers-of-excess-speed-179373.html

      En conclusión: basura clickbait.
      Erick sigue arrojando mierda indiscriminadamente contra Elon para ver si algo se le queda pegado.

        1. Claro lo de la falta de seguridad en las fabricas Tesla ese punto lo omites…

          Oye que tal el último Raptor 2 en sus pruebas?

          Viste un 20% de fallos en ese lote de Starlink?

          Pero todo son noticias inventadas no?

          Y la Cybertruck pa cuando?, será el SLS de los coches?…bueno con la Semi ya tienen experiencia…

          En fin, que las malas noticias no bajen el animo, estamos a meses de vuelos orbitales, de desplegar miles de Starlink con la SS super fiables y a 4-6 años de ir a Marte…

          Nos lo dice Martínez, tiene que ser verdad…

      1. PD: No sabía que Eric Berger tu profeta de la VERDAD era físico, ni matemático, ni Ingeniero Aeroespacial…

        Sino un Periolisto vendío a la Muskmedia…

        1. No puede ser que utilices el comodín clickbait en la misma conversación en la que planteas como información valida un tweet de un autoreconocido odiador de Musk. No es lógico.

  5. Me gusta mas cuando la gente defiende en lo que cree, que cuando critica en lo que no cree.

    y sobre todo cuando se es reiterativo en lo segundo.

    Ya hemos dicho muchas veces que el tiempo pondrá a cada cual en su sitio, para bien o para mal. Dejemos que, como os gusta decir, la realidad se imponga. Y luego ya cuando se haya impuesto, pues se comenta y no pasa nada. Pero hasta entonces, seamos mas deportivos.

    1. No estoy de acuerdo Saturn, aquí se ha atacado hasta la saciedad a Blue (con insultos hacia a la compañía y todo), al SLS e incluso a la NASA…

      Parece que a los X-Mens, no se les puede decir ni pío…

      Lo siento pero algunos informamos con datos claros y objetivos de lo que está pasando…

      Si la Semi y la Cybertruck se retrasan no es invención de nadie…

      Si el Raptor tiene problemas se dice, y si el 2 exploto como una cafetera también…

      Si Pakistan prohibe los SK se dice…

      Si un 20%!!! de un lote de SK fallan se dice…

      Si Boca Chica enfrenta serias dudas de su futuro como espacio puerto se dice…

      Los que quieran vivir en los mundos de Yupi, tienen NSF, Berger time…y Teslarati…

      Aquí venimos a informanos creo yo…

      1. revisando el articulo la única mención a Blue la haces tu,
        de resto los negativos ataques directos a SpaceX provienen de sus comentarios ‘Erick’

      2. Amigo Erick, ya se sabe que las cosas no son nunca blancas o negras, mas bien todas son de distinta gama de grises.

        Tanto el proyecto de Blue como el de Spx, ni serán tan buenos como algunos dicen, ni serán tan malos como otros también dicen.

        Es un tema apasionante, y ya solo por eso debemos estar agradecidos, pero el tema es recurrente y no se me ocurre decir nada que no se haya comentado ya en estos años, tanto en un sentido como en el otro.

        Por mi parte, creo que solo nos queda esperar sentados a ver que sucede, y luego sacar conclusiones.

        Estar todo el día lanzando cuchillos para un lado o para el otro, cuando lo que tenemos son solo prototipos desarrollándose en ambos lados hace que todavía tenga menos sentido.

        Tu dices que es información, pero todo nos llega de rebote, por lo que hay que poner dicha información siempre en cuarentena.

        Información de la buena, de la de verdad, es la que tanto SpX como blue nos dan directamente, pero es escasa o nula, así que en realidad lo que nos llega puede ser información sesgada y no debemos caer en la tentación de usarla para dar ninguna sentencia.

        Es solo mi opinion, podéis seguir acuchillándoos si os satisface, pero a mi personalmente me cansa.

        Y de verdad deseo que tanto blue como Spx tengan éxito, e incluyo todos los demás proyectos que se esten desarrollando en otras empresas, porque me gustan estos cacharros que vuelan, y el espacio es la ultima frontera.

        En realidad, ahora que lo pienso, me importa poco quien o que ponga ahi arriba cosas, me doy cuenta, que me importa mas que cosas son las que se van a poner ahi arriba.

        Por ejemplo, me interesan mucho mas las misiones de ciencia, sondas, telescopios etc.. que constelaciones o estaciones para turistas…

  6. este nuevo telescopio con una tecnologia de punta sera capz de persivir rayos cosmiscos, con los cuales realizara mediciones y se podra convertir aqui en la tierra en imagenes entendibles por nuestros ojos. podremos ir palneando rutas hacia puntos precisos para en un futuro realizar viajes en nuestra galaxia y vislumbrar posible planetas y lunas habitables,,,,,,,,,,, sobre el punto de la tierra , unos de los puntos mas neuralgicos es controlar la explosion demografica, maximo la generqacion DE REMPLAZO. Y DE SER NECESARIO EN LOS PROXIMOS 100 AÑOS UN SOLO HIJO POR PAREJA………….

  7. Dejo una pregunta por acá que me ha tenido un tiempo pensando, he estado viendo las curvas de reflectancia espectral de algunos metales, y me sorprendió que el cobre tiene un poco mejor reflectancia en el infrarrojo que el oro y adicional a eso tiene mejor reflactancia en el visible, de haber hecho los espejos del Webb de cobre en lugar de oro no hubiéramos podido tener un telescopio mas capaz? (el Webb solo es capaz de ver los tonos rojos y naranjas en el visible), ¿Porque se usó oro en lugar de cobre? (se que debe de haber una razón de peso mas allá de la reflectancia pero no se cual)

  8. En un lugar de su magnífico blog EUREKA, Sr. Daniel Marín, se dice «El punto ESL 2, donde se equilibran los campos gravitatorios de nuestro planeta y el sol……» ¿Es así Don Daniel? ¿Cómo es posible que dadas las posiciones de Sol, y Tierra en relación a JWST en L2 se produzca ese equilibrio?.
    Quizá, el JWST gira alrededor de «nada» L2, debido a la componente «vertical» centrípeta de dirección JWST – L2 de la suma de gravedades entre LWST y sol y tierra. El otro giro más amplio alrededor del sol (sistema LWST + sol + tierra) se debería a la componente «horizontal» (otra fuerza centrípeta) de la suma de gravedades entre LWST y sol y tierra.
    Saludos a todos y felicidades por el blog

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