Telescopio espacial James Webb

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Telescopio espacial James Webb
JWST.jpg
Información general
Organización NASA,[1] ESA, CSA
Contratos principales Northrop Grumman
Ball Aerospace
Estado En desarrollo
Fecha de lanzamiento Alrededor de 2018[2]
Vehículo de lanzamiento Ariane 5
Sitio de lanzamiento Puerto espacial de Kourou, Guayana Francesa
Vida útil 5–10 años
Masa 6200 kg
Sitio web NASA Estados Unidos
ESA b Europa
CSA/ASC Canadá
CNES Francia
Elementos orbitales
Tipo de órbita 1,5 millones de km de la Tierra
(Tierra-Sol punto L2 órbita de halo)
Equipamiento
Instrumentos principales NIRCam cámara de infrarrojo cercano
NIRSpec espectrógrafo de infrarrojo cercano
MIRI instrumento de infrarrojo medio
NIRISS imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo Slitless
FGS sensor de guía fina
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El Telescopio Espacial James Webb (en inglés James Webb Space Telescope o JWST), es un observatorio espacial en fase de desarrollo que estudiará el cielo en frecuencia infrarroja, sucesor científico del telescopio espacial Hubble y del Spitzer. Las principales características técnicas son un gran espejo de 6,5 metros de diámetro, una posición de observación lejos de la Tierra, en órbita alrededor del punto L2 del sistema Sol- Tierra, y cuatro instrumentos especializados. La combinación de estas características le dará una resolución sin precedentes y sensibilidad de larga longitud de onda visible al infrarrojo medio, permitiendo sus dos principales objetivos científicos –estudiar el nacimiento y evolución de las galaxias y la formación de estrellas y planetas.

En planificación desde 1996,[3] el proyecto representa una colaboración internacional de cerca de 17 países,[4] será construido y operado de manera conjunta por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Anteriormente conocido como Next Generation Space Telescope o NGST, fue renombrado en 2002 en honor de James E. Webb, el segundo administrador de la NASA, que jugó un papel integral en el programa Apolo.[5]

Las capacidades del JWST permitirán una amplia gama de investigaciones a través de muchos sub-campos de la astronomía.[6] Un objetivo particular consiste en la observación de algunos de los objetos más distantes en el Universo, fuera del alcance de los instrumentos basados ​​en tierra y en el espacio. Esto incluye las primeras estrellas, de la época de reionización, y la formación de las primeras galaxias. Otro objetivo es la comprensión de la formación de estrellas y planetas. Esto incluirá imágenes de nubes moleculares y grupos de formación estelar, el estudio de los discos de polvo alrededor de las estrellas, imágenes directas de planetas, y el examen espectroscópico de los tránsitos planetarios.

La misión fue examinada para su cancelación por parte del Congreso de los Estados Unidos en 2011 cuando ya habían sido gastado cerca de $ 3 mil millones[7] y más del 75 por ciento de su hardware estaba ya en producción o en fase de pruebas.[8] En noviembre de 2011, el Congreso revocó los planes para cancelar el proyecto y en su lugar puso un tope de financiación adicional para completar el proyecto en 8000 millones de dólares.[9]

Descripción[editar]

El JWST se originó como Next Generation Space Telescope (NGST) en 1996, basado en la planificación genérica del sucesor del Hubble al menos desde 1993.[10] Su nombre se cambió en 2002, en honor al segundo administrador de la NASA (1961-1968) James E. Webb ( 1906-1992), conocido por su papel en el programa Apolo y el establecimiento de la investigación científica como una actividad central de la NASA.[11]

El telescopio es un proyecto de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, la agencia espacial de Estados Unidos, con la colaboración internacional de la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, incluyendo las contribuciones de quince naciones.

Las contribuciones de Europa se formalizaron en 2007 con un Memorando de Entendimiento ESA-NASA, que incluye el lanzador Ariane-5 ECA, el instrumento NIRSpec, el montaje del banco óptico MIRI, y soporte de personal para las operaciones.[12]

El JWST estará en órbita alrededor del Sol aproximadamente 1 500 000 kilómetros alejado de la Tierra, alrededor del punto de Lagrange L2 del sistema Tierra-Sol. Los objetos cercanos a este punto pueden orbitar el Sol en sincronía con la Tierra, lo que permite que al JWST utilizar un escudo contra la radiación, posicionado entre el telescopio y el Sol, para protegerlo del calor y la luz del Sol y una pequeña cantidad de infrarrojo adicional de la Tierra. El telescopio estará en una gran órbita de halo de 800 000 kilómetros de radio alrededor del L2, y así evitará parte de sombra de la Tierra. Desde la posición del JWST, la Tierra estará muy cerca de la posición del Sol pero sin eclipsarlo, mientras que la Luna mostrará una fase de media luna diminuta en su máxima distancia angular del Sol.[13]

JWST configurado para el lanzamiento

El telescopio está planeado para ser lanzado en un cohete Ariane 5 en una misión de cinco años con una fecha de lanzamiento previsto en 2018.[14]

Comparaciones[editar]

A diferencia de otros observatorios propuestos, la mayoría de los cuales ya han sido cancelados o puestos en espera, incluyendo el Terrestrial Planet Finder (2011), Space Interferometry Mission (2010), Laser Interferometer Space Antenna (2011), y el International X-ray Observatory ( 2011), el telescopio JWST es la última gran misión astrofísica de la NASA en ver la luz del día. Con la cancelación del Proyecto Constelación (2010) y el retiro del Transbordador Espacial (2011), es uno de los pocos grandes proyectos espaciales restantes de la NASA.

Los retrasos y los aumentos de costos del telescopio pueden ser comparados con los del Telescopio Espacial Hubble.[15] Cuando se inició formalmente en 1972, lo que vino a ser conocido como Hubble tuvo un costo de desarrollo estimado de 300 millones de dólares (o alrededor de mil millones de dólares en 2006),[15] pero en el momento en que fue puesto en órbita en 1990, costó alrededor de cuatro veces más.[15] Además, los nuevos instrumentos y las misiones de mantenimiento aumentaron el costo de al menos 9 mil millones en 2006.[15]

Un artículo de 2006 en la revista Nature señaló que un estudio realizado en 1984 por el Consejo de Ciencias del Espacio, estimó que un observatorio infrarrojo de próxima generación costaría 4000 millones de dólares (cerca de 7 mil millones de dólares en 2006).[15]

Otros conceptos importantes de telescopios que o bien son cancelados, se estudian, o no se acercan al lanzamiento incluyen el MAXIM (Microarcsecond X-ray Imaging Mission), SAFIR (Single Aperture Far-Infrared Observatory), SUVO (Space Ultraviolet-Visible Observatory), SPECS (Submillimeter Probe of the Evolution of Cosmic Structure), y las antes mencionadas TPF, SIM, LISA y IXO.

Desarrollo[editar]

Comparación con el espejo primario del Hubble.
Espejos del James Webb

El JWST es la maduración de los planes del Next Generation Space Telescope (NGST). Algunos conceptos anteriormente flotados son los 8 metros de apertura, órbita de 3 AU y la misión del telescopio precursor NEXUS.[16] [17] Se ha preferido centrarse en el corto y mediano infrarrojo, por tres razones principales: los objetos de alto corrimiento al rojo tienen sus emisiones visibles desplazadas en el infrarrojo, los objetos fríos como los discos de polvo y planetas emiten con mayor intensidad en el infrarrojo, y este grupo es muy difícil de estudiar desde tierra o por los telescopios espaciales existentes como el Hubble.

El JWST tiene una masa prevista de alrededor de la mitad de la del Hubble, pero su espejo primario (reflector de berilio recubierto de oro con un diámetro de 6,5 metros) tiene un área de recepción cinco veces mayor (25 m² frente a 4,5 m²). El JWST está orientado hacia la astronomía de infrarrojo cercano, pero también se puede ver la luz visible de color naranja y rojo, así como la región del infrarrojo medio, dependiendo del instrumento.

El trabajo de desarrollo temprano de un sucesor del Hubble entre 1989-1994, llevó al concepto del telescopio Hi-Z,[18] un telescopio de infrarrojos de 4 metros de apertura, saliendo a 3 UA de su órbita.[19] La órbita distante ayuda a reducir el ligero ruido de la luz zodiacal.[19] En la era de "más rápido, mejor y más barato" a mediados de la década de 1990, los líderes de la NASA impulsaron un telescopio espacial de bajo costo con un espejo primario de 8 metros de diámetro.[20] El resultado fueron los planes para un NGST por 500 millones de dólares, 8 metros de apertura y ubicado en el L2.[20] Para el 2002, el concepto maduró hasta convertirse en una realidad técnica, que se redujo a 6 metros de apertura y el costo se estimó en alrededor de 2500 millones de dólares.[15]

Elementos para el diseño se enviaron desde:

En 2002, TRW fue comprado por Northrop Grumman.

Misión[editar]

La misión primaria del JWST tiene cuatro objetivos principales:

Debido a la combinación entre el corrimiento al rojo, el oscurecimiento debido a las nubes de polvo interestelar y las bajas temperaturas de muchos de los objetos a estudiar, el JWST operará a longitudes de onda infrarrojas, en un rango de entre 1 y 27 micrómetros. Para asegurarse que las observaciones no estén interferidas por las emisiones infrarrojas del propio telescopio y los aparatos de medida, el conjunto debe estar a baja temperatura. Al encontrarse bien protegido del Sol puede alcanzar aproximadamente los 50 K (-223º C). Para este fin, el JWST tendrá incorporado una gran placa metalizada, que bloqueará las emisiones infrarrojas del Sol, la Tierra y la Luna. El telescopio estará localizado en el segundo de los puntos de Lagrange, conocido como L2, para facilitar la operación de proteger el telescopio de las emisiones infrarrojas del Sol y la Tierra. El observatorio no se lanzará antes de 2014. Tras un periodo de preparación de aproximadamente 6 meses, comenzará la misión científica, la cual se plantea con una duración mínima de 5 años. Existe la posibilidad de extensión de la misión más allá de este tiempo, y el observatorio está siendo diseñado teniendo bien en cuenta esto.

Óptica[editar]

El JWST tendrá una masa de aproximadamente la mitad que la del Telescopio espacial Hubble, su espejo primario (un reflector de 6,5 metros) tendrá un área 6 veces mayor. Como este diámetro es mucho mayor que cualquier vehículo de lanzamiento actual, el espejo estará compuesto de 18 segmentos hexagonales, los cuales se desplegarán desde el telescopio una vez lanzado. Pequeños motores de alta sensibilidad colocarán los segmentos del espejo en posición, los cuales una vez colocados rara vez se moverán. En telescopios terrestres como el Keck en Hawaii, los segmentos del espejo se ajustan continuamente para contrarrestar los efectos del viento y la gravedad.

Estatus del proyecto[editar]

En abril de 2006 el programa fue revisado, siguiendo el ejemplo de la revisión que tuvo lugar ya en agosto de 2005, para comprobar si es necesario algún incremento en el presupuesto. En enero de 2007 el programa pasó una revisión para determinar si los diseños y tecnologías propuestos están disponibles actualmente. En marzo de 2008, el proyecto completó su revisión preliminar de diseño. El programa JWST estaba a fines del 2009 en la fase de diseño final y fabricación (Fase C). Su próximo punto de revisión está planificado para marzo del 2010. La integración de los diferentes elementos en la nave, así como las pruebas finales tomarán unos 22 meses (desde 2011 a 2013) tras lo cual podrá ser finalmente lanzado.

Instrumentos previstos[editar]

Se prevé que el observatorio cuente con los siguientes instrumentos:

  • Optical Telescope Element (OTE)
  • Integrated Science Instrument Module (ISIM)
  • Near InfraRed Camera (NIRCam)
  • Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec)
  • Fine Guidance Sensor (FGS)
  • Mid Infrared Instrument (MIRI)

Referencias[editar]

  1. «NASA JWST FAQ "Who are the partners in the Webb project?"». NASA. Consultado el 18 de noviembre de 2011.
  2. «The James Webb Space Telescope». NASA. Consultado el 15 de marzo de 2012.
  3. «ESA JWST Timeline». Consultado el 13 de enero de 2012.
  4. «NASA – JWST – people». Consultado el 13 de enero de 2012.
  5. During, John. «The James Webb Space Telescope». The James Webb Space Telescope. National Aeronautics and Space Administration. Consultado el 31 de diciembre de 2011.
  6. John Mather (2006). «JWST Science».
  7. Pachal, Peter (8 de julio de 2011). «What We Could Lose if the James Webb Telescope Is Killed». PCMAG.
  8. «Final Polishing Complete on Remaining Twelve Webb Mirrors (06.29.11)».
  9. «NASA budget plan saves telescope, cuts space taxis». Reuters. 16 de noviembre de 2011. 
  10. a b c «HubbleSite – Webb: Past and Future». Consultado el 13 de enero de 2012.
  11. «About James Webb». NASA. Consultado el 15 de marzo de 2013.
  12. «ESA – Europe's Contributions to the JWST Mission». Consultado el 13 de enero de 2012.
  13. «L2 Orbit». Space Telescope Science Institute. Consultado el 16 de enero de 2012.
  14. «About the Webb». NASA.
  15. a b c d e f Reichhardt, Tony (marzo de 2006). «US astronomy: Is the next big thing too big?». Nature 440, pp. 140–143.
  16. «Astrononmy and Astrophysics in the New Millennium». NASA.
  17. «Multidisciplinary analysis of the NEXUS precursor space telescope» (PDF) (2002). doi:10.1117/12.460079.
  18. «Advanced Concepts Studies – The 4 m Aperture "Hi Z" Telescope». NASA Space Optics Manufacturing Technology Center.
  19. a b «STSCI JWST History 1994».
  20. a b «STSCI JWST History 1996». Stsci.edu. Consultado el 16 de enero de 2012.
  21. http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=29548
  22. http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=29549
  23. http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=29550
  24. http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=29551
  25. «TRW Selected as JWST Prime Contractor». STCI (11 de septiembre de 2003). Consultado el 13 de enero de 2012.

Enlaces externos[editar]