Astronomía

¿El JWST se verá afectado por el polvo en L2 (gegenschein?)

¿El JWST se verá afectado por el polvo en L2 (gegenschein?)



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Gegenschein es un "leve brillo del cielo nocturno" en el punto anti-solar. Una magnitud límite a simple vista de aproximadamente 7,6 podría permitir a un observador distinguir gegenschein.

El artículo de Wikipedia sobre gegenschein sugiere que el polvo interplanetario en el punto L2 Sol-Tierra podría ser responsable de gegenschein.

El telescopio espacial James Webb también estará en el punto L2 Sol-Tierra.

¿Implica esto que el mismo polvo interplanetario que puede ser responsable de gegenschein afectará al JWST?


El artículo de Wikipedia cita a "Zdeněk (1962)" por la afirmación de que el polvo responsable del Gegenschein tiene una posible concentración en L2. No he podido obtener ese documento, pero realmente no puedo ver por qué sería así, ya que L2 no es dinámicamente estable.

Sin embargo, el polvo consiste en un grano de tamaño milimétrico (ver, por ejemplo, esta imagen APOD), que es bastante grande para el polvo. Granos tan grandes probablemente tienen un un"función de fase" isotrópica, con una alta preferencia por la retrodispersión. Dado que cuando miras desde la Tierra hacia L2 tienes el Sol en tu espalda, verás un aumento de brillo en comparación con otras direcciones, aunque la densidad de ese polvo sea la misma.

Si este es el caso, entonces colocar JWST en L2 no es un problema (excepto cuando mira exactamente lejos del Sol, pero eso sería un problema en cualquier parte de la eclíptica).


No es probable. El parasol siempre apuntará hacia la Tierra y el sol. Pensando en el diseño, eso significa que el telescopio nunca apuntará en una dirección en la que tenga gegeschein en su campo de visión, porque de lo contrario el calentamiento de la radiación IR de la Tierra le causaría problemas. El término para el ángulo entre el lugar donde miras y el sol es "alargamiento solar". No sé a qué se limitarán los rangos de elongación solar JWST, pero estoy seguro de que excluye un ángulo sustancial de alrededor de $ 180 ^ circ $.

La Spitzer El telescopio espacial está igualmente limitado en las partes del cielo que puede ver en cualquier momento debido a la necesidad de mantener el sol detrás de su sombra.


El telescopio espacial James Webb frente al telescopio espacial Hubble

¿Cuáles son las principales diferencias entre Hubble y el nuevo telescopio espacial James Webb?

Está previsto que la NASA lance el Telescopio Espacial James Webb en la primavera de 2019. A menudo se lo conoce como el sucesor del Telescopio Espacial Hubble, lanzado en 1990, con el objetivo de "complementar y ampliar" los descubrimientos de su predecesor. Sin embargo, la NASA dice que es injusto llamar al James Webb un reemplazo directo debido a las varias diferencias clave entre cada instrumento.


Prioridades en la ciencia espacial habilitadas por la energía nuclear y la propulsión (2006)

D Detalles de conceptos seleccionados de misiones de astronomía y astrofísica

DISPERSIÓN INTERESTELAR Y INTERFERÓMETRO DE RADIO DE LÍNEA DE BASE LARGA

La interferometría de radio (& lambda & gt1 mm) en líneas de base interplanetarias parece, a primera vista, ser una aplicación ideal de la capacidad de los sistemas de propulsión y energía nuclear para desplegar recursos astronómicos a grandes distancias de la Tierra. Sin embargo, la dispersión de ondas de radio por el medio interestelar difumina las imágenes de radio a tamaños angulares mucho mayores que la resolución de un interferómetro de radio con una línea de base de & gt1 AU.

La fase & ldquowarm, ionizada & rdquo del medio interestelar contiene fluctuaciones de densidad de electrones en un rango de escalas de tamaño, desde menores que

10 13 m. La evidencia implica que el espectro de fluctuaciones de densidad está cerca del espectro de Kolmogorov, conocido por las caracterizaciones de turbulencia neutra. Estas fluctuaciones dispersan las ondas de radio de las fuentes cósmicas, provocando desviaciones de fase dependientes de la frecuencia que finalmente resultan en interferencias en el plano del observador. Esto da como resultado una variedad de fenómenos observados, incluidas las variaciones de amplitud en el tiempo y la frecuencia, similares al parpadeo de las estrellas debido a las inhomogeneidades de densidad en la atmósfera de la Tierra y los rsquos. La dispersión por trayectos múltiples hace que las fuentes puntuales de emisión de radio parezcan tener una extensión angular finita, de ancho completo medio máximo (FWHM) y thetas, como resultado de promediar la desviación de la imagen en una escala de tiempo corta. El tamaño del & ldquodisk & rdquo de dispersión varía inversamente con & upsilon 2 y depende en gran medida de la línea de visión.

La mayor dispersión se observa hacia el centro galáctico: Sag A * tiene una extensión angular aparente de 1,3 segundos de arco a 1 GHz. Las líneas de visión perpendiculares al plano galáctico muestran la menor dispersión, típicamente

5 milisegundos de arco a 1 GHz. Fuera del plano, dada la dependencia de frecuencia de & thetas, no es difícil demostrar que las regiones para las cuales & upsilon & lt 50 a 150 B (donde & upsilon está en hercios y B es la línea base del interferómetro en metros) tienen & thetas & gt & lambda / B, la resolución efectiva del interferómetro. Esta región que se muestra en la Figura 8.1 radiointerferometría con B & ge 1 AU es claramente poco interesante.

LA INTERFERENCIA TERRESTRE Y EL OBSERVATORIO DE RADIO EN FARSIDE

El impacto de las emisiones de radio naturales y humanas en la radioastronomía es enorme. Todo el espectro de radio de

30 MHz se ve fuertemente afectado por señales artificiales interferentes. La región por encima de 300 MHz, incluso aquellas bandas que durante mucho tiempo han sido asignadas específicamente para radioastrónomos, continúan experimentando una tremenda presión para el uso comercial. Además, la ionosfera de la Tierra y rsquos absorbe y refracta la radiación debajo

30 MHz. Además, las fuentes naturales de interferencia en la Tierra y mdash, como la radiación kilométrica auroral, que produce

radiación en el rango de frecuencia de 50 a 750 kHz, o rayos, que producen una fuerte interferencia en el rango de 1 a 30 MHz y por encima de & mdash excluye observaciones por debajo de 30 MHz (el rango de muy baja frecuencia [VLF]) excepto bajo circunstancias excepcionales, o en situaciones especiales. ubicaciones y por períodos de tiempo limitados.

Se espera que una variedad de fenómenos astronómicos emitan radiación en las longitudes de onda afectadas por el ruido de radio terrestre. Estos incluyen emisiones no térmicas de la Vía Láctea, púlsares, centelleo interestelar, núcleos galácticos activos y cúmulos de galaxias, así como el Sol y Júpiter. Mucho más arriba en frecuencia, los gases atmosféricos neutros y, en particular, el vapor de agua atmosférico, atenúan la radiación cósmica cada vez con más fuerza por encima de 10 GHz, con un pico de atenuación de alrededor de 22 GHz. Las fuertes líneas de oxígeno se atenúan mucho cerca de 60 y 120 GHz, y las líneas de agua alrededor de 183 GHz.

OBSERVANDO CON UN OBSERVATORIO ÓPTICO / CERCANO INFRARROJO DE 5 AU

Para las observaciones en & lambda & asymp 0.2 a 3 & mum, la luz solar dispersada por los granos de polvo zodiacales es la fuente dominante de emisiones de fondo difusas y, por lo tanto, puede ser la fuente de ruido dominante para las observaciones de fuentes débiles. Las observaciones de las naves espaciales Pioneer 10 1 y Helios 1 y 2 2 sugieren que el brillo zodiacal disminuye con la distancia heliocéntrica a medida que Iz & alpha r & ndash2.3 o yoz & alpha r & ndash2.5. Un observatorio a 5 UA podría tener un fondo zodiacal & asymp 50 & veces más bajo que los observatorios ultravioleta / óptico / infrarrojo actuales o previstos en órbitas terrestres o L2. Reducir aún más el fondo zodiacal es de uso limitado, ya que la emisión galáctica difusa y el flujo extragaláctico medio son & asymp 10 & menos2 del fondo zodiacal 1-AU cerca de 800 nm.

Fuentes puntuales

Para observaciones con antecedentes limitados de fuentes no resueltas de flujo específico fy upsilon, la relación señal-ruido (S / N) adquirida en el tiempo T de un telescopio de diámetro limitado por difracción D escalas como:

El último factor es el ancho de banda de la observación. El fondo zodiacal reducido a 5 AU podría aumentar la eficiencia de la observación en un factor de 50. Esta ganancia se realiza solo cuando el fondo difuso es la fuente de ruido dominante. Para fuentes más brillantes, predomina el ruido de disparo en los fotones de la fuente. Para los telescopios visibles de clase de 2 metros a 1 AU, como el Telescopio Espacial Hubble (HST) o la Sonda de Aceleración / Supernova propuesta, cualquier fuente más brillante que V & asymp 29 mag es más brillante que el fondo difuso y casi todas las estrellas dentro de 10 kpc, por ejemplo. El brillo zodiacal en el infrarrojo cercano es similar al del visible y cae precipitadamente en el ultravioleta, por lo que es poco probable que observar más allá de 1 AU sea de utilidad en las observaciones de estrellas en la Vía Láctea.

El estudio de estrellas más allá de la Vía Láctea, por ejemplo en galaxias elípticas, requiere alcanzar V & gt 29 mag. Pero tales observaciones también requieren una resolución angular muy alta, mucho mejor que la proporcionada por el HST, para eliminar el hacinamiento de estrellas y resolver la población. De ahí un aumento en D para mejorar la resolución (y S / N) sería mucho más útil que una reducción en Iz. Por lo tanto, hay pocos incentivos S / N para ir más allá de L2 para la observación de fuentes puntuales en longitudes de onda ultravioleta, óptica e infrarroja.

Un impulso importante de la encuesta decenal 3 de astronomía y astrofísica (AAp) y la iniciativa de exploración de la NASA y rsquos es la detección y el estudio de planetas extrasolares. Para tales observaciones, hay pocos incentivos S / N para reducir el fondo zodiacal solar yendo a órbitas & gt1-AU, porque la mayoría de los objetivos estarán incrustados en un disco de polvo alrededor de sus estrellas anfitrionas que es una fuente significativamente mayor e inevitable de fotones de fondo. Por lo tanto, el primer reconocimiento y caracterización de planetas extrasolares se realizará desde un punto de vista cercano a la Tierra.

Fuentes resueltas

Una vez que el telescopio es lo suficientemente grande para resolver la fuente astronómica, la S / N para objetos con brillo superficial más débil que el fondo zodiacal se vuelve

Un vistazo al campo ultraprofundo del Hubble muestra que la mayoría de las galaxias débiles y de alto corrimiento al rojo del universo se resuelven con telescopios de 2 my son más débiles que el fondo zodiacal en lo visible. Para las observaciones de estas fuentes tan interesantes, la operación a 5 AU quizás pueda ser equivalente a un aumento de 50 veces en el área del telescopio (o un aumento de 7 veces en el diámetro). Para que un sistema de propulsión nuclear sea útil, su costo y peso deberían ser tales que colocar un telescopio de 2 m a 5 AU sería mucho más barato que colocar un telescopio de 15 m (o 50 telescopios de 2 m) en L2. De lo contrario, se elegirían los observatorios L2, que ofrecerían una relación S / N superior para otras observaciones, así como resolución.

Además, solo vale la pena desplegar un telescopio grande a 5 UA si su propósito se limita a obtener espectros ultravioleta / óptico / infrarrojo de galaxias con alto corrimiento al rojo. Una galaxia de 0,1 arcsegundos de diámetro con un brillo superficial 10 veces menor que la luz zodiacal 1-AU entregará solo & asymp10 & menos3 fotones por segundo a una apertura de 6 m en un elemento espectral con R = & Delta & upsilon / & upsilon & asymp 1,000. Por lo tanto, una medición con S / N = 20 tomaría 400.000 segundos, incluso suponiendo que no haya efectos nocivos del ruido del detector o eventos de radiación. Las observaciones de imágenes (R & asymp 10) podrían beneficiarse más fácilmente del fondo zodiacal inferior a 5 AU.

En términos puramente de S / N, por lo tanto, el valor de los sistemas de energía nuclear para la astronomía ultravioleta / óptica / infrarroja depende del costo de la ubicación 5-AU versus el costo de aperturas más grandes a 1 AU, y en cualquier caso el S / Es probable que las ganancias de N se limiten a la obtención de imágenes de galaxias débiles resueltas. Ciertamente, las prioridades de la comunidad ultravioleta / óptica / infrarroja serán atendidas primero mediante la construcción de un área de recolección más grande cerca de 1 UA.

ENFRIAMIENTO DEL OBSERVATORIO DE INFRARROJO LEJANO DE 5 AU

Un telescopio espacial ubicado a 1 AU del Sol tendrá una temperatura ambiente de aproximadamente 300 K. Las observaciones en longitudes de onda superiores a 1 & mum estarán fuertemente limitadas por el fondo del telescopio y las propias emisiones térmicas del rsquos. El enfriamiento del sistema óptico del telescopio y rsquos es claramente muy ventajoso. Los telescopios pequeños de 1 metro pueden alcanzar temperaturas de funcionamiento del orden de entre 4 y 8 K mediante el uso de criógenos desechables incorporados. Aplicar tal estrategia de enfriamiento a un gran telescopio astronómico es más problemático. El telescopio espacial James Webb (JWST) de 6,5 m utilizará un parasol multicapa para alcanzar pasivamente una temperatura de funcionamiento de 40 K en el punto L2 Sol-Tierra. Esta temperatura es lo suficientemente baja como para permitir un rendimiento limitado en el fondo en & lambda & lt 20 & mum, pero para observaciones a longitudes de onda más largas, se requerirán temperaturas aún más bajas. Los modelos actuales para la misión propuesta del Observatorio de Infrarrojo Lejano de Apertura Única (SAFIR) y mdashen se visualizan como una misión más fría, algo más grande (

10-m-class), versión de infrarrojo lejano de JWST & mdashind indican las cargas de calor residual total de

1 W para un telescopio de 5 a 10 K. Tal carga de calor podría, en principio, tratarse con criógenos consumibles, aunque este enfoque requeriría unos 30 litros de helio líquido por día. Tal tasa de consumo daría lugar a masas irrazonables de criógeno, y se considera que el enfriamiento activo con refrigeradores a bordo es la mejor manera de garantizar una larga vida útil del observatorio. Como se describe a continuación, se considera que SAFIR es representativo de los requisitos para una clase de grandes telescopios espaciales infrarrojos térmicos.

Se han desarrollado crioenfriadores calificados para uso espacial para aplicaciones de rayos X e infrarrojos. Estos sistemas de refrigeración de baja temperatura no dependen de consumibles y se puede entender que proporcionan una vida útil del observatorio limitada por fallas. Sin embargo, estos sistemas tienen requisitos de energía sustanciales, y las fuentes de energía nuclear pueden considerarse potencialmente habilitantes para tales misiones. Para las bajas temperaturas requeridas por SAFIR, la eficiencia del crioenfriador es baja y se espera una relación entre la potencia de entrada del compresor y la potencia de refrigeración del orden de 1.500. Usando la carga de calor residual mencionada anteriormente, esto requeriría del orden de 1,5 kW de


Los ingenieros de la NASA completan la primera prueba & # 039Center of Curvature & # 039 en el telescopio espacial James Webb

Ingenieros que realizan una inspección con luz blanca del Telescopio Espacial James Webb, actualmente ubicado en la sala limpia del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA # 8217 en Greenbelt, Maryland. Crédito de la foto: NASA / Chris Gunn

El telescopio espacial James Webb (JWST) ha completado otro hito significativo para convertirse en el telescopio espacial más poderoso jamás construido: el espejo primario terminado acaba de someterse a un prueba de medición óptica llamada prueba del centro de curvatura. En esencia, esta es una medición & # 8220before & # 8221 y & # 8220 after & # 8221 del espejo, ambas antes de que el telescopio se someta a pruebas mecánicas más rigurosas que podrían afectar las capacidades del espejo, y luego nuevamente después.

Según Ritva Keski-Kuha, directora de pruebas y directora adjunta de telescopios de la NASA para JWST en el Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, # 8217: “Esta es la única prueba de todo el espejo en la que podemos usar el mismo equipo durante un antes y después de la prueba. Esta prueba mostrará si hay cambios o daños en el sistema óptico ".

Las pruebas mecánicas son esenciales antes del lanzamiento del telescopio, programado para octubre de 2018, ya que el telescopio experimentará entornos de sonido y vibración violentos dentro del cohete. La forma o alineación del espejo podría verse afectada o incluso afectar negativamente su desempeño una vez que JWST esté en el espacio.

Luego, se toma la misma medición óptica después de las pruebas mecánicas para comparar, para garantizar que el telescopio pueda sobrevivir al lanzamiento y funcionar correctamente en órbita.

Las cinco capas del parasol, que protegerán al telescopio en el espacio. Crédito de la foto: Northrop Grumman

Las pruebas de medición óptica consisten en utilizar un inferómetro para medir la forma del espejo primario del JWST & # 8217 con una precisión increíble. La óptica en el espejo debe ser extremadamente precisa, incluso más que las ondas de luz visible que tienen menos de una milésima de milímetro de largo. Al utilizar longitudes de onda de luz para realizar mediciones muy pequeñas, los ingenieros pueden evitar el contacto físico con el espejo, lo que reduce las posibilidades de que se produzcan daños físicos, como arañazos. El inferómetro registra y mide los diminutos patrones de ondulación que resultan de diferentes haces de luz mezclados y sus ondas combinándose o & # 8220 interfiriendo & # 8221 entre sí.

Más específicamente, la prueba del centro de curvatura mide la forma del espejo primario comparando la luz reflejada por él con un holograma generado por computadora que muestra cuál debería ser la forma exacta que el inferómetro compara los dos con una precisión asombrosa.

"La interferometría que usa un holograma generado por computadora es una prueba óptica moderna clásica que se usa para medir espejos", dijo Keski-Kuha.

"Hemos pasado los últimos cuatro años preparándonos para esta prueba", dijo David Chaney, quien es el principal líder de metrología de espejos de JWST en Goddard. “Los desafíos de esta prueba incluyen el gran tamaño del espejo primario, el gran radio de curvatura y el ruido de fondo. Nuestra prueba es tan sensible que podemos medir las vibraciones de los espejos debido a las personas que hablan en la habitación ".

Después de que los ingenieros se aseguren de que los espejos estén perfectamente alineados en la primera prueba del centro de curvatura, seguirán las pruebas ambientales de lanzamiento. Luego, se repetirá la prueba del centro de curvatura y se comparará con la primera prueba para garantizar que los espejos permanezcan alineados.

El espejo primario en realidad consiste en 18 espejos hexagonales más pequeños , por lo que parece una pieza de rompecabezas gigante. Estos espejos permitirán a JWST ver más profundamente en el espacio (y por lo tanto más atrás en el tiempo) que nunca antes, cuando se formaron las primeras estrellas y galaxias. La sensibilidad infrarroja ayudará a los astrónomos a compararlos con las galaxias más grandes de la actualidad.

El mes pasado, un parasol , que consta de cinco capas de membranas de protección solar, se completó en el telescopio. Este parasol, diseñado por Northrop Grumman en Redondo Beach, California, evitará que el calor de fondo del sol interfiera con los sensores infrarrojos del telescopio. Cada una de las cinco capas es tan delgada como un cabello humano y todo el parasol es del tamaño de una cancha de tenis. Las capas del parasol pueden reducir las temperaturas en aproximadamente 570 grados Fahrenheit, y cada capa sucesiva, hecha de kapton, es más fría que la de abajo. La última capa se entregó a las instalaciones del Parque Espacial de Northrop Grumman Corporation el 29 de septiembre de 2016. La protección del telescopio cuando está en el espacio es, por supuesto, tan importante como durante el lanzamiento.

Otra vista del espejo primario completo de JWST, que consta de 18 espejos hexagonales más pequeños. Crédito de la foto: NASA / Chris Gunn

“Las membranas del parasol completadas son la culminación de años de esfuerzo colaborativo por parte de NeXolve, Northrop Grumman y el equipo de la NASA, & # 8221, dijo James Cooper, gerente de JWST Sunshield en Goddard. & # 8220Las cinco capas están bellamente ejecutadas y superan sus requisitos. Este es otro gran hito para el proyecto del telescopio Webb ".

El parasol y el resto del telescopio se plegarán al estilo origami en el cohete Ariane 5 para su lanzamiento.

“El innovador diseño del parasol ayudará a proporcionar imágenes de la formación de estrellas y galaxias hace más de 13.500 millones de años”, dijo Jim Flynn, gerente de parasol Webb en Northrop Grumman Aerospace Systems. "La entrega de esta membrana de parasol de vuelo final es un hito importante mientras nos preparamos para el lanzamiento de 2018".

Como también señaló Greg Laue, gerente del programa de parasoles en NeXolve, "Las cinco membranas de parasoles del tamaño de una cancha de tenis tardaron más de tres años en completarse y representan una década de diseño, desarrollo y fabricación".

Como se informó a principios de este año, el Módulo de Instrumentos de Ciencias Integradas (ISIM), conocido como el "corazón científico" de JWST, completó su última ronda de pruebas criogénicas esenciales .

Según Begoña Vila, líder de pruebas criogénicas de la NASA para el ISIM en Goddard: “Necesitábamos probar estos instrumentos contra el frío porque una de las cosas más difíciles de este proyecto es que estamos operando a temperaturas muy frías. Necesitábamos asegurarnos de que todo se mueva y se comporte de la manera que esperamos que lo hagan en el espacio. Todo tiene que estar alineado con mucha precisión para que las cámaras tomen sus medidas a esas bajas temperaturas [para las que] están optimizadas ".

Diagrama que muestra diferentes partes de JWST. Crédito de imagen: NASA

Algunos de los miembros del equipo JWST afuera de un modelo a gran escala del telescopio en Goddard Space Flight Center. Crédito de la foto: NASA

La misión JWST, a menudo apodada como la sucesora del Telescopio Espacial Hubble, será emocionante y permitirá a los astrónomos aprender aún más sobre galaxias distantes y exoplanetas. JWST observará exoplanetas distantes y las nubes de polvo donde están naciendo nuevas estrellas y planetas, así como también buscará los componentes moleculares de la vida. Podrá obtener imágenes directamente de algunos exoplanetas más grandes que orbitan alrededor de estrellas más brillantes mediante el uso de coronógrafos, y también podrá estudiar las atmósferas de esos exoplanetas. El telescopio lleva el nombre de un ex administrador de la NASA, James Webb.

“El telescopio espacial James Webb será el primer observatorio astronómico de la próxima década ”, dijo John Grunsfeld, astronauta y administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas en la Sede de la NASA en Washington. “Este hito de la instalación del primer espejo simboliza toda la tecnología nueva y especializada que se desarrolló para permitir que el observatorio estudie las primeras estrellas y galaxias, examine la formación de los sistemas estelares y planetarios, proporcione respuestas a la evolución de nuestro propio Sistema Solar y dar los próximos grandes pasos en la búsqueda de vida más allá de la Tierra en exoplanetas ".

El telescopio espacial James Webb es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense. Hay más información disponible en dos sitios web de la NASA, aquí y aquí .

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De Spitzer a JWST & # 8217s Early Target

La publicación de ayer sobre el telescopio espacial Spitzer conduce naturalmente a los objetivos que produjo para su sucesor. Para cuando la misión de Spitzer finalice el 30 de enero, tendremos el telescopio espacial James Webb mucho más poderoso, que también opera en longitudes de onda infrarrojas, en cola para un lanzamiento en 2021. En muchos sentidos, Spitzer ha sido el precursor necesario para JWST, ya que fue la necesidad de operar un telescopio a temperaturas extremadamente bajas para maximizar la sensibilidad infrarroja lo que impulsó el diseño de Spitzer. JWST debe mantener su espejo de berilio recubierto de oro a temperaturas igualmente precisas.

Con más de 8.700 artículos científicos publicados basados ​​en los hallazgos de Spitzer, un número que seguirá creciendo durante muchos años, se ha trazado un camino que JWST seguirá en forma de observaciones al principio de su misión. Considere WASP-18b, un gigante gaseoso de diez veces la masa de Júpiter en una órbita cerrada alrededor de su estrella. Los datos de Spitzer y Hubble mostraron en 2017 que el planeta está cargado de monóxido de carbono y casi desprovisto de vapor de agua. Ningún otro planeta extrasolar puede igualar a éste en la forma en que el monóxido de carbono domina su atmósfera superior.

Lo que está sucediendo en la atmósfera de este planeta merece un estudio más detallado porque es extremo incluso para los "Júpiter calientes" al estar tan cerca de su estrella que puede que no sobreviva otro millón de años. Espere una mirada larga de JWST a los procesos en funcionamiento aquí. Nikku Madhusudhan (Universidad de Cambridge) fue coautor del artículo de 2017 que describe los hallazgos de WASP-18b:

“La única explicación consistente para los datos es una sobreabundancia de monóxido de carbono y muy poco vapor de agua en la atmósfera de WASP-18b, además de la presencia de una estratosfera. Esta rara combinación de factores abre una nueva ventana a nuestra comprensión de los procesos fisicoquímicos en atmósferas exoplanetarias ".

La siguiente imagen implica el método: espectroscopia de transmisión. Podemos mirar la luz de la estrella que atraviesa la atmósfera del planeta mientras se mueve alrededor de la estrella en su órbita.

Imagen: Un equipo de científicos dirigido por la NASA determinó que WASP-18b, un "Júpiter caliente" ubicado a 325 años luz de la Tierra, tiene una estratosfera cargada de monóxido de carbono o CO, pero no tiene señales de agua. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard.

En TRAPPIST-1, se espera que el cuarto planeta, TRAPPIST-1e, reciba un escrutinio temprano de JWST debido a su densidad y gravedad superficial, ambas similares a la de la Tierra, en combinación con el flujo estelar entrante suficiente para mantener las temperaturas en el rango necesario para el agua en el superficie. JWST debería poder decirnos si este planeta tiene realmente una atmósfera y, suponiendo que la tenga, si hay moléculas como el dióxido de carbono o el vapor de agua.

Aquí nuevamente Spitzer ayudó a poner la mesa, trabajando con telescopios terrestres para confirmar los dos primeros candidatos (encontrados por el Telescopio Pequeño Planetas en Tránsito y Planetesimales en Chile) y descubrir los otros cinco. Nuestras ideas de cómo se ven estos planetas cambiarán con los nuevos datos que traerá JWST, 1000 veces más poderoso que Spitzer. El instrumento Hubble no ha podido detectar evidencia de una atmósfera dominada por hidrógeno en TRAPPIST-1d, ey f, haciendo probable la composición rocosa. Pero será necesario que JWST aclare aún más la presencia de atmósferas en los siete mundos y comience el estudio de su química.

Todo eso debería tomar lo que es una imagen muy fantasiosa (abajo) y ayudarnos a determinar qué tan lejos de la realidad está realmente. En la actualidad, simplemente estamos inyectando datos escasos en el ámbito del arte. Como dice Nikole Lewis (Universidad de Cornell), & # 8220La diversidad de atmósferas alrededor de los mundos terrestres probablemente está más allá de nuestra imaginación más salvaje. Obtener cualquier información sobre el aire en estos planetas será muy útil. & # 8221

Imagen: El concepto de este artista # 8217 muestra cómo puede verse el sistema planetario TRAPPIST-1, basado en los datos disponibles sobre los planetas y los diámetros, masas y distancias de los planetas # 8217 desde la estrella anfitriona, a febrero de 2018. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

El trabajo de Spitzer en 55 Cancri e también informará los primeros estudios JWST del sistema. Spitzer pudo producir datos que condujeron al primer mapa de temperatura de una súper-Tierra, en este caso un mundo aparentemente rocoso de aproximadamente el doble del tamaño del nuestro. Los flujos de lava pueden ser la causa de los cambios extremos de temperatura entre un lado del planeta y el otro, como señaló en 2016 Brice Olivier Demory (Universidad de Cambridge), quien fue el autor principal del artículo en Naturaleza:

& # 8220 Nuestra visión de este planeta sigue evolucionando. Los últimos hallazgos nos dicen que el planeta tiene noches calurosas y días significativamente más calurosos. Esto indica que el planeta transporta calor de manera ineficiente alrededor del planeta. Proponemos que esto podría explicarse por una atmósfera que existiría solo en el lado diurno del planeta, o por los flujos de lava en la superficie del planeta. & # 8221

Spitzer empleó 80 horas de telescopio infrarrojo en el trabajo 55 Cancri e, observando cómo este mundo bloqueado por las mareas se movía alrededor de su estrella y permitiendo la construcción del mapa de temperatura. Los científicos de la misión presionaron a Spitzer para que acumulara sus datos, utilizando técnicas de calibración novedosas para extraer los máximos resultados de un detector que no había sido diseñado para funcionar con una precisión tan alta. Ahora JWST ayudará a agudizar el enfoque del mapa para explicar sus inusuales cambios de temperatura, que argumentan en contra de una atmósfera densa y una distribución de la temperatura global.

Imagen: 55 Cancri e está bloqueada por mareas con su estrella, al igual que nuestra luna con la Tierra, lo que significa que un lado siempre chisporrotea bajo el calor de su estrella mientras que el otro lado permanece en la oscuridad. Si el planeta estuviera cubierto de lava, entonces el lado caliente del planeta que mira hacia el sol tendría flujos de lava líquida, mientras que el lado más frío y oscuro vería roca de lava solidificada. La lava endurecida no podría transportar calor a través del planeta, lo que explica por qué Spitzer detectó que el lado frío del planeta es mucho más frío que el lado caliente. Tal planeta de lava, si existe, tendría polvo saliendo de él, como se ilustra aquí. La radiación y los vientos de la estrella cercana soplarían el material. Los científicos dicen que las observaciones futuras con la NASA y el próximo telescopio espacial James Webb # 8217 deberían proporcionar más detalles sobre la naturaleza de este mundo exótico. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Tanto Spitzer como Webb son sensibles al resplandor infrarrojo del gas y el polvo que orbitan en anillos circunestelares alrededor de las estrellas, lo que significa que JWST podrá ampliar nuestro conocimiento de la formación planetaria. La misma sensibilidad convertirá a JWST en el instrumento de elección en el estudio de las enanas marrones, un área donde Spitzer ya ha podido examinar nubes en atmósferas de enanas marrones. Lo interesante aquí son las diferencias entre la distribución y el movimiento de las nubes en las enanas marrones y la ebullición atmosférica que se observa en las estrellas verdaderas. JWST investigará los vientos que parecen recordar los cinturones de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Me he centrado en objetivos exoplanetarios aquí, pero, por supuesto, el traspaso de Spitzer a JWST también implicará el uso de grandes estudios de Spitzer y el instrumento Hubble para proporcionar a JWST objetivos como GN-z11, ahora la galaxia más distante jamás medida. Sean Carey es gerente del Centro de Ciencias Spitzer en Caltech / IPAC en Pasadena:

& # 8220Spitzer examinó miles de galaxias, trazó un mapa de la Vía Láctea y realizó otras hazañas innovadoras al observar grandes áreas del cielo. Webb no & # 8217t tendrá esta capacidad, pero revisará algunos de los objetivos más interesantes en las encuestas de Spitzer para revelarlos con una claridad asombrosa. & # 8221

La mayor sensibilidad de JWST debería permitir encontrar galaxias que son aún más antiguas. También se centrará en las galaxias infrarrojas luminosas (LIRG), que Spitzer descubrió que producen mucha más energía por segundo que las galaxias típicas, la mayoría en forma de luz infrarroja lejana. La formación de estrellas y las fusiones galácticas se enfocan, al igual que el crecimiento de agujeros negros supermasivos. Todo esto depende, por supuesto, de conseguir un telescopio fabulosamente complejo plagado de sobrecostos en su futuro hogar en el punto Lagrangiano L2 a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.

Todos los lanzamientos dan miedo, pero este más que la mayoría. Necesitamos que el sucesor de Spitzer vuele.

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& # 8220 Los datos de Spitzer y Hubble mostraron en 2017 que el planeta está cargado de monóxido de carbono & # 8230 & # 8221 monóxido de carbono ??
¿No es dióxido de carbono?


El telescopio James Webb verá mundos similares a la Tierra

Concepción artística del telescopio espacial James Webb. Crédito: NASA

El Telescopio Espacial James Web ha aparecido mucho en las noticias últimamente. & # 160 A menudo denominado como el reemplazo del Telescopio Espacial Hubble, su existencia ha estado en peligro desde que un comité de la Cámara de Representantes votó para recortar su financiación este verano & # 160. Si bien el telescopio promete revolucionar la ciencia espacial, su presupuesto en expansión ha hecho que los políticos y otros se pregunten si los beneficios prometidos justifican el costo.

El JWST no es simplemente una versión mejorada del Hubble. & # 160 En lugar de medir la luz visible o ultravioleta como lo hace el Hubble, el JWST detectará longitudes de onda infrarrojas desde 0,6 (luz naranja) hasta 28 micrómetros (radiación infrarroja profunda de aproximadamente 100 K (& # 8722173 & # 160 & # 176C o & # 160 & # 8722280 & # 160 & # 176F)). & # 160

Debido a que JWST buscará calor, el telescopio debe mantenerse muy frío y protegido de la radiación proveniente del Sol, la Tierra y la Luna. Para mantener la temperatura del telescopio a 40 grados Kelvin (& # 8722233 & # 160 & # 176C o & # 8722388 & # 160 & # 176F), el JWST tendrá un gran parasol y orbitará al Sol en el punto 2 de Lagrange. La órbita del JWST estará a 1.500.000 kilómetros (930.000 millas) de la Tierra, casi 4 veces más lejos que la distancia entre la Tierra y la Luna. El equilibrio de las fuerzas gravitacionales de la Tierra y el Sol en el punto L2 mantendrá al JWST en una órbita estable sin tener que gastar mucha energía. & # 160 Sin embargo, esta gran distancia también significa que el mantenimiento o reparación del telescopio después del lanzamiento puede no ser posible.

La complejidad de & # 147JWST & # 146, con grandes ópticas desplegables y otros sistemas que operan a 40 K en un entorno que excluye cualquier misión de reparación o servicio, probablemente ha creado uno de los programas de prueba e integración más complejos y costosos del mundo & # 148, & # 148 Michael Kaplan, primer ejecutivo de programa de la NASA & # 146 para el programa del telescopio espacial James Webb, escribió recientemente en La revisión del espacio. Si bien este protocolo de prueba es parte del enorme presupuesto, el Informe del Panel de Revisión Integral Independiente, publicado a fines de 2010, dijo que el problema principal era que los costos de desarrollo necesarios no se habían estimado adecuadamente y, por lo tanto, el presupuesto no había sido realista.

El telescopio espacial James Webb estará en una órbita L2. Crédito: ESA

Hace cinco años, se estimaba que el proyecto costaba 2.400 millones de dólares, pero los informes más recientes sitúan el total en cerca de 8.700 millones. Este mes de julio, la Cámara de Representantes y el comité de asignaciones # 146 sobre Comercio, Justicia y Ciencia se movieron para cancelar el proyecto sacando $ 1.9 mil millones del presupuesto de 2012 de la NASA. La senadora de Maryland Barbara Mikulski es ahora la principal defensora del proyecto en el Congreso, ya que, como es el caso del Hubble, el Centro de Ciencias y Operaciones de JWST es el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial con sede en Baltimore. (El desarrollo del JWST está dirigido por el Goddard Space Flight Center de la NASA, y el telescopio está siendo construido por Northrop Grumman Aerospace Systems para la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense). Mientras el Congreso delibera sobre el tema, el administrador de la NASA Charlie Bolden dijo JWST es una de las principales prioridades de la agencia. Añadió que la NASA necesitaba analizar todos sus programas para encontrar fondos para JWST, así como sus otras dos prioridades: enviar tripulaciones comerciales a la ISS y desarrollar el transbordador espacial de próxima generación: el Space Launch System (SLS).

Debido al tamaño del presupuesto, la revista Nature llamó a JWST "el telescopio que se comió la astronomía". Sin embargo, incluso si se cancela JWST, el dinero no se entregará a otros proyectos astronómicos; en cambio, según las recomendaciones del comité de asignaciones de la Cámara de Representantes, la financiación se eliminaría por completo del presupuesto de la NASA.

Al momento de escribir este artículo, se ha gastado un estimado de $ 3.5 mil millones en el proyecto JWST, con aproximadamente 3/4 de la construcción y las pruebas completadas. & # 160 Si el Congreso no cancela JWST, está programado para su lanzamiento en 2018 en el Espacio Europeo Agencia y cohete Ariane V # 146.

El objetivo del JWST es buscar las primeras estrellas y galaxias que se formaron después del Big Bang, y estudiar la formación y evolución de galaxias, estrellas y sistemas planetarios. & # 160 Según Matt Mountain, director de Space Telescope Science Y John Grunsfeld, ex astronauta de la NASA y subdirector de STScI, JWST también podrán buscar y estudiar planetas que orbitan estrellas distantes de una manera que ningún otro telescopio puede hacerlo. & # 160 La editora de la revista Astrobiology, Leslie Mullen, habló recientemente con Mountain y Grunsfeld sobre lo que JWST podría revelar sobre los mundos habitables de nuestra galaxia.

Q: El telescopio espacial James Webb debería poder encontrar exoplanetas, y ahora se habla de que una sombra de estrella podría ampliar esta capacidad. ¿Podrías contarme más sobre eso? & # 160 & # 160

Matt Montaña (MM): La idea general con la sombra de estrella es, una vez que tengamos a James Webb allí arriba y trabajando, entonces puede lanzar la sombra de estrella y flotará frente a ella, a cien mil millas de distancia de nosotros. & # 160 It & # 146s an vehículo autónomo que mantienes alineado.

Q: ¿Puedes explicar qué hace realmente la sombra de estrella?

MM: Es como poner el pulgar frente al Sol: crea una sombra. Tiene una forma muy cuidadosa, por lo que no obtienes el tipo de destello que normalmente obtienes cuando usas una esfera perfecta. , donde se obtienen todos estos anillos y refracciones. Estos pétalos están diseñados para crear una sombra muy suave y muy profunda. & # 160 Básicamente te deslizas dentro y fuera de la sombra, y luego puedes ver el planeta junto a la estrella. & # 160 La estrella está en la sombra, y el planeta se asoma alrededor de la sombra.

Q: ¿Puedes ver cualquier tipo de planetas con eso?

MM: Cualquier planeta que esté dentro de 1 AU, como una zona habitable, o [más lejos] fuera.

John Grunsfeld (JG): James Webb se vende como un estudio de galaxias, pero creo que el mayor descubrimiento puede ser un exoplaneta habitable similar a la Tierra. Eso es lo que dejará boquiabiertos a todos.

Q: ¿Entonces podrías obtener imágenes directamente de un planeta terrestre, algo que nunca antes se había hecho?

JG: Exactamente. & # 160 & # 146t sería como un mapa de Rand McNally, sería un punto. & # 160 & # 160 & # 160; Pero como usted & # 146 vería un punto, entonces podemos hacer un espectro de ese punto.

MM: De hecho, obtendrás un color. Si es como la Tierra, se verá azul.

JG: & # 160 Y, si tuvieras suficiente tiempo, y hubiera estaciones, con hielo cubriendo y luego desapareciendo, podrías estudiarlo y ser capaz de distinguir entre el invierno y el verano en el planeta, o la vegetación, en principio. Solo de píxeles individuales sin resolver, debido a los cambios de color.

MM: O podría decir que está girando. & # 160

Si el espejo del telescopio espacial Hubble se escalara para que fuera lo suficientemente grande para Webb, sería demasiado pesado para ponerlo en órbita.Los espejos Webb están hechos de berilio, lo que los hace fuertes pero muy ligeros. Los segmentos del espejo se pliegan para que quepan en un cohete y luego se desdoblarán después del lanzamiento. Crédito: NASA

Q: ¿Existe un límite para los tipos de estrellas que JWST puede apuntar para las búsquedas de planetas?

MM: Solo puedes mirar las estrellas a cierta distancia, a unos 10 o 20 pársecs. & # 160 & # 160 Pero eso & # 146 está bien, porque los planetas [más lejos] son ​​demasiado débiles de todos modos. & # 160 Más lejos y no podemos diferenciarlos, tanto el planeta como la estrella estarán ocultos por la sombra de la estrella. & # 160

Q: ¿Podría James Webb confirmar los candidatos a exoplanetas descubiertos con el telescopio espacial Kepler?

MM: No el conjunto de Kepler, porque todos están muy distantes.

Q: ¿No están entre 10 y 20 pársecs?

JG: Los escogieron no porque estuvieran cerca de la Tierra, sino en cierto sentido porque estaban lejos. & # 160 No todos, pero en ese campo [donde Kepler mira], había muchas, muchas estrellas. & # 160 Y dices por qué no apuntan hacia el centro de la Vía Láctea, pero eso es demasiadas estrellas. para que puedan estudiar 150.000 estrellas de una vez. & # 160 Para ver las mil estrellas más cercanas alrededor de la Tierra, tienes que mirar en todas las direcciones, porque están esféricas a nuestro alrededor.

Q: ¿Y James Webb podrá ver toda esa esfera?

Una sombra de estrella volando frente al JWST podría ayudar al telescopio a ver detalles de planetas similares a la Tierra que no están en tránsito. Crédito: Universidad de Colorado / Nothrup Grumman

MM: Sí, en el transcurso de un año puede tomar muestras de la esfera completa y decenas de posibles estrellas habitables: 20, 30, 40. Puede buscar los 20 a 30 sistemas solares más cercanos y, según las suposiciones actuales, existe una probabilidad significativa de que podría encontrar 5 planetas similares a la Tierra. Puede hacer de 9 a 10 observaciones repetidas, que es lo que se necesitará para confirmar 5 planetas similares a la Tierra.

JG: Pero aquí está la clave, y esto es lo que James Webb puede hacer de manera única. en tránsitos [cuando un planeta pasa frente a su estrella], planetas del tamaño de la Tierra en zonas habitables alrededor de esas estrellas. & # 160 Eso es todo lo que podemos aprender. & # 160 Es posible que podamos saber qué tan lejos están de su estrella madre, su masa y diámetro. & # 160 Esas son todas cosas buenas. & # 160 Y tú dices, Dios, que se parece mucho a la Tierra. & # 160 ¿Pero tiene océanos? & # 160 ¿Tiene ¿Una atmósfera? ¿Hay algún signo químico de interés allí? & # 160 Eso & # 146 es donde entra James Webb, y eso & # 146 es lo que James Webb podrá hacer con o sin un tono de estrella para un subconjunto. & # 160 El tono de estrella se expande eso notablemente. & # 160 Le permite ver la atmósfera de los planetas que están orbitando estrellas cercanas.

MM: & # 160 Ya hemos mostrado con el modelado que si hay una Supertierra con la orientación correcta, donde el planeta transita la estrella, podemos detectar agua líquida. Puede mirar los espectros de agua en la atmósfera y otras cosas.

Q: ¿Por qué puede ver solo un subconjunto de planetas, pero necesita una sombra de estrella para los demás?

JG: Puedes hacer la transmisión atmosférica desde un tránsito. & # 160 Ahora, ¿qué pasa si & # 146 no está en tránsito? & # 160 ¿Entonces qué haces? & # 160 James Webb necesita una sombra de estrella para esos otros.

MM: & # 160 Si lo piensas geométricamente, la orientación & # 146 tiene que ser la correcta. & # 160 Si haces las estadísticas, medirás un tránsito de 5 a 7 por ciento de las estrellas. & # 160 Bueno, de 5 a El 7 por ciento ya es un número pequeño, y hay un pequeño número de planetas similares a la Tierra, y un pequeño número de ellos estarán en la zona habitable. & # 160 Pero lo que realmente quieres hacer es un censo de todos los planetas. estrellas cercanas y tomar espectros directamente, independientemente de la orientación. & # 160 La sombra de la estrella lo permite. & # 160

Q: Parece que una de las dificultades de JWST es la tecnología que necesitaba desarrollarse más allá de lo que se había hecho con los telescopios anteriores.

MM: Toda la tecnología ha ido muy bien. & # 160 Una de las cosas más desafiantes fueron los espejos. & # 160 Cada espejo individual en James Webb está cerca de un Hubble. & # 160 Tenemos todos los espejos. & # 160 La mitad de ellos están en cajas y están listos para rodar.

Q: Se proyecta que el telescopio James Webb costará alrededor de 8.700 millones. & # 160 ¿Cuánto costó el Hubble?

JG: Aproximadamente 6 mil millones en dólares de hoy, sin incluir las operaciones científicas. James Webb comenzó en serio alrededor del año 2000, y tomará alrededor de 15 años completarlo, y luego probarlo y lanzarlo. & # 160 Hubble comenzó en 1975, y tomó alrededor de 15 años ensamblar, probar y lanzar. & # 160 Hubble pesa 26,500 libras, y James Webb es aproximadamente la mitad de eso, pero más complejo. & # 160 Para construir algo nuevo, tecnológicamente avanzado, empujando los límites en su tiempo, costará una unidad cuántica, y si usted quiere repetir esa experiencia, inflando a dólares del año en curso, si cuesta muy diferente, más o menos, o tiene un gran avance, que luego todos querrán averiguar por qué cuesta tan poco, o está haciendo algo mal . & # 160 Y creo que lo milagroso de James Webb es que es mucho más difícil que el Hubble. & # 160 Tiene que operar cerca del cero absoluto, 40 Kelvin, a un millón de kilómetros de la Tierra, no en la órbita de la Tierra. no se puede arreglar, y no cabe en el cohete en el que se lanza; tiene que desplegarse cuando llegue allí.

Q: Me preocupa que no se despliegue correctamente después del lanzamiento. Eso es siempre un riesgo para estas misiones espaciales, ¿no es así?

MM: & # 160 Esas tecnologías son las que heredamos de la industria. & # 160 No hay forma de que puedas lanzar una antena de 19 metros. Pero necesita dos antenas de 19 metros si desea transmitir HDTV e Internet desde una órbita geoestacionaria, donde gana dinero real. Estas antenas desplegables son el origen de la tecnología de sombra de estrellas. Para JWST esto es más una serie de grandes tecnologías desplegables que utilizan las empresas aeroespaciales.

JG: Y, por supuesto, todo el mundo necesita HDTV. & # 160 CNN informó que este año, los derechos de televisión para publicidad solo para baloncesto universitario excedieron el presupuesto de la NASA & # 146. & # 160 Los derechos para el fútbol americano universitario son mucho más. & # 160 ¿Cuáles son nuestras prioridades? & # 160 & # 160 Cuando se enteró de los rescates bancarios y este tipo de cosas, podríamos tener flotas de James Webbs para el rescate de AIG. & # 160 Obviamente, esa era una prioridad nacional para evitar el colapso, o al menos esa era la historia, pero esos eran números muy grandes, y estos son números muy pequeños.

Q: ¿Le gustaría alguna vez que James Webb tuviera socios comerciales?

MM: No, es solo un proyecto del gobierno.

Q: ¿Pero por qué no? & # 160 Parece que todo en el espacio se está volviendo comercial en estos días.

MM: ¿Para qué es James Webb? & # 160 Es ciencia pura. & # 160 & # 160 Forma parte del esfuerzo científico. & # 160 Es como Hubble. & # 160 Hubble fue pagado por el contribuyente. & # 160 ¿Cuántos niños recurrimos a la ciencia porque vieron una gran imagen del Hubble? En Hubble hacemos dos descubrimientos al día. La gente no debería pagar por esas imágenes porque el contribuyente ya las pagó por adelantado.

JG: El punto es que, en este momento, la industria espacial comercial para vuelos espaciales tripulados, o incluso el transporte orbital comercial de carga para vuelos espaciales tripulados en la NASA, está casi totalmente subvencionada por la NASA. Las empresas lo dicen como comercial. & # 160 Pero ninguno de ellos existiría si no fuera & # 146t para que la NASA pusiera dinero por adelantado. & # 160 No decenas de dólares, sino cientos de millones de dólares. & # 160 Y la razón es, y este impulso comercial es, es la esperanza de que estimulen las industrias que están subvencionadas. & # 160

Y así, por ejemplo, las empresas que están construyendo el Telescopio Espacial James Webb, la NASA les paga para que lo construyan, y la NASA les paga a las otras empresas para que desarrollen tecnologías para el Telescopio Espacial James Webb, y es para hacer ciencia pura. 160 Es necesario descubrir un planeta parecido a la Tierra alrededor de estrellas cercanas, descubrir las primeras estrellas que se formaron en el universo, estas cosas increíbles. & # 160 ¿Qué hace eso por nosotros? & # 160 Bueno, para el empresa que lo está construyendo, cuando van a construir el próximo satélite de comunicaciones, o el próximo satélite espía, o el próximo satélite comercial para otra cosa, ahora tienen toda esa experiencia que les permite construirlo que de otra manera no tendrían Pudieron invertir. & # 160 Porque no estaban & # 146t esforzándose mucho & # 160. Si Estados Unidos no intenta hacer cosas difíciles y cosas realmente interesantes, todo lo que vamos a terminar es baloncesto universitario. , deportes profesionales, entretenimiento y servicio [industri es]. & # 160

MM: Y la otra cosa es que inspira a la gente a decir: & # 145¿Quieres trabajar en el telescopio que & # 146 va a encontrar la primera vida? & # 146 & # 160 No importa si trabajas para la NASA o para un comercial. empresa, eso hace que los ingenieros se interesen. & # 160 La empresa atrae a personas muy inteligentes, y lo que es más, pueden hablar sobre lo que hacen. & # 160 Porque cuando & # 146 están trabajando en un satélite espía, pueden & # Ni siquiera decirles a sus hijos lo que hacen. & # 160 Pero poder decirles a sus hijos y a sus cónyuges que están trabajando en la vanguardia de que & # 146s va a cambiar el mundo. & # 160 las empresas siempre te dicen que & # 146 están increíblemente orgullosas de estar asociadas con estas misiones. & # 160 & # 160 E incluso ocasionalmente ganan dinero. & # 160 & # 146 están obteniendo un gran retorno de su inversión. & # 160 Congreso Hace varios años descubrió que por cada dólar invertido en ciencia espacial, se devolvieron 7 dólares a la economía de los EE. UU. durante un período de 20 años, debido al puro flujo de tecnología. & # 160 En Europa hicieron un cálculo similar, que por cada dólar invirtieron en la gran ciencia en Europa, aproximadamente de 3 a 4 dólares se devolvieron a la economía europea durante el mismo período debido a las mejoras. & # 160

Ya sabes, si no hubiéramos financiado a este alemán loco que hablaba de relatividad y doblar la luz, o este tipo loco que quería construir un dispositivo basado en esa extraña teoría cuántica y de lo único que hablaba era de gatos muertos en una caja ... - Quiero decir, ¿de qué estaba hablando? & # 160 Pero como ellos financiaron esas cosas, ahora tenemos GPS. & # 160

JG: Todas las noticias sobre el telescopio espacial James Webb durante el año pasado han sido sobre lo caro que es, va a llevar mucho tiempo, y si no tuviéramos que gastar ese dinero, estaríamos capaz de hacer todas estas grandes cosas científicas. & # 160 Y lo que se ha perdido por alguna razón que no entiendo - tal vez porque soy un recién llegado al proyecto - es que, sí, es caro, pero También es, enormemente por muchos factores, la instalación astronómica más capaz que jamás tendremos. & # 160 Y en los campos de la energía oscura, la materia oscura, toda la astrofísica, pero específicamente en los exoplanetas, hace todas las cosas que todo el mundo está diciendo, & # 145oh, si no tuviéramos & # 146t James Webb, podríamos hacer esto. & # 146 & # 160 Pero James Webb lo hace, y lo hace mejor de lo que creen que podrían hacerlo las nuevas misiones & # 160. es muy frustrante.


¿Adiós Hubble?

  • iniciador de tema

Toque de muerte para el telescopio espacial

Sin el transbordador, Hubble durará solo unos años
La NASA está deteniendo todas las misiones del transbordador espacial para dar servicio al Telescopio Espacial Hubble, una medida que lo dejará fuera de acción dentro de cuatro años.
La nave del transbordador que mantiene el Hubble se retirará en 2010 bajo los nuevos objetivos espaciales de Estados Unidos que se centran en los viajes a la Luna y Marte.

"Este es un día triste", dijo el científico jefe de la NASA, John Grunsfeld, pero "lo mejor para la comunidad espacial".

Hubble ha revolucionado el estudio de la astronomía desde su lanzamiento en 1990.


Ha enviado un flujo constante de impactantes imágenes del espacio a la Tierra desde su órbita.


El anuncio de que el telescopio se dejaría degradar se produce cuando los astrónomos revelaron detalles de una nueva imagen producida por el Hubble de la vista más profunda del cosmos, detectando las galaxias más jóvenes y distantes jamás vistas.

La imagen, el resultado de una mirada prolongada sin precedentes de 80 días en solo una parte del cielo, se publicará en febrero y será un avance importante en nuestra comprensión del cosmos, dice el Dr. David Whitehouse, editor científico de News Online de la BBC.

El transbordador también se está reduciendo gradualmente, y prácticamente todos los vuelos restantes hasta que salga de servicio en 2010 se utilizarán para completar la Estación Espacial Internacional.

Los científicos dicen que el Hubble capturó la "mejor imagen jamás" de Marte
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También:
Nos dio la edad del universo
Prueba proporcionada de agujeros negros
Dio las primeras vistas del nacimiento de estrellas
Mostró cómo mueren las estrellas
Captó vistas espectaculares de la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con Júpiter
Confirmado que los cuásares son núcleos galácticos alimentados por agujeros negros
Recopilación de pruebas de que la expansión del Universo se está acelerando

Se requieren misiones de servicio al Hubble cada pocos años para reemplazar las piezas gastadas. Los vuelos se han detenido desde la explosión del transbordador Columbia hace un año, retrasando el reemplazo de los giroscopios del telescopio.

Sin dicho mantenimiento, el Hubble debería continuar operando hasta 2008, pero eventualmente regresaría a la Tierra alrededor de 2011, dijo Grunsfeld.

"Obtendremos tanta vida como podamos del telescopio Hubble, y continuaremos apoyando la investigación y el análisis incluso después del reingreso", dijo.

Las imágenes que ha transmitido a la tierra han determinado la edad del universo (más de 13 mil millones de años) y han descubierto que una energía misteriosa está provocando que todos los objetos del universo se separen cada vez más rápido.

La agencia espacial ya estaba planeando reemplazar el Hubble con un nuevo telescopio mejorado en 2011, pero no está claro si ese proyecto se verá afectado.

# 2 Invitado _ ** NO BORRAR ** _ *

  • iniciador de tema

La NASA se ha convertido (¿tenía?) En un mantenedor de antigüedades. ¿Cuál habría sido el costo de otra misión del transbordador, una antigüedad en sí misma, para reparar y actualizar el Hubble en comparación con el vuelo de un nuevo telescopio? ¿O una misión robótica para recuperar el Hubble para regresar a la tierra?

Devolverlo a la tierra tiene valor para ver lo que los años en el espacio afectarán a los equipos futuros, y el valor de relaciones públicas / mueseum sería increíble. Tal como se encuentra hoy, el Hubble se convertirá en polvo de la atmósfera superior y no arriesgarán a las personas en el Transbordador para recuperar un artefacto.

Voto por traer a Hubble a casa.

# 3 Invitado _ ** NO BORRAR ** _ *

  • iniciador de tema

# 4 Peter Argenziano

Estoy de acuerdo en que HST sería una buena adición al nuevo museo Air & amp Space del Smithsonian en Dulles.

Con suerte, el HST permanecerá operativo hasta que se lance el JWST en 2009. Se espera que el HST finalice su misión cuando se encuentre con la atmósfera de la Tierra en 2011, si permanece operativo hasta entonces sin más misiones de servicio.

Entiendo que fue una decisión difícil. Hay muchos proyectos y financiación limitada. Si tuviera la opción de elegir entre una u otra opción, votaría por financiar un nuevo proyecto en lugar de recuperar HST. Ha servido bien a la comunidad científica durante los últimos 13 años. ¡Esperemos que todavía tenga otros 5 en ella!

Además, el telescopio espacial Spitzer (anteriormente SIRTF) podría permanecer operativo hasta 2008.

# 5 rboe

# 6 mate

Quizás cambien de opinión. Hace unos meses, la posición de la NASA era que les preocupaba que el HST se convirtiera en un peligro al volver a entrar (su espejo de dos toneladas, por ejemplo, debería llegar casi intacto al suelo, aplanando cualquier cosa en el lugar equivocado en el momento equivocado), por lo que podrían usar una misión tanto para poner un motor para controlar la reentrada (es decir, bloquearlo donde quieran) como para hacer una última actualización del HST para que siga funcionando unos años más.

La opinión de la comunidad científica es que el Hubble debería permanecer allí hasta que sea "relevado de sus funciones" por el Telescopio Espacial Webb.

# 7 estrellas del desierto

Invitado # 8 _ ** DONOTDELETE ** _ *

  • iniciador de tema

Quizás cambien de opinión. Hace unos meses, la posición de la NASA era que les preocupaba que el HST se convirtiera en un peligro al volver a entrar (su espejo de dos toneladas, por ejemplo, debería llegar casi intacto al suelo, aplanando cualquier cosa en el lugar equivocado en el momento equivocado), por lo que podrían usar una misión tanto para poner un motor para controlar la reentrada (es decir, estrellarlo donde quieran)

# 9 mate

# 10 rboe

# 11 Invitado _ ** NO BORRAR ** _ *

  • iniciador de tema

# 12 Dave Mitsky

Quizás cambien de opinión. Hace unos meses, la posición de la NASA era que les preocupaba que el HST se convirtiera en un peligro al volver a entrar (su espejo de dos toneladas, por ejemplo, debería llegar casi intacto al suelo, aplanando cualquier cosa en el lugar equivocado en el momento equivocado), por lo que podrían usar una misión tanto para poner un motor para controlar la reentrada (es decir, bloquearlo donde quieran) como para hacer una última actualización del HST para que siga funcionando unos años más.

La opinión de la comunidad científica es que el Hubble debería permanecer allí hasta que sea "relevado de sus funciones" por el Telescopio Espacial Webb.

No hay garantía de que el telescopio espacial James Webb funcione sin problemas y, dado que orbitará en el punto L2, no será posible repararlo. Si al HST se le permite desorbitar y su reemplazo es un fracaso, ¿qué pasa entonces con la NASA?

# 13 rboe

# 14 Invitado _ ** NO BORRAR ** _ *

  • iniciador de tema

¡Quizás podamos hacer algo al respecto!

Siga este enlace a un artículo en el sitio web de The S & ampT que muestra cómo ponerse en contacto con el Congreso para dar a conocer sus sentimientos sobre la desaparición del Hubble. Gracias.

Invitado # 15 _ ** NO BORRAR ** _ *

  • iniciador de tema

Esto puede ser una herejía, pero el problema con la NASA es que está dirigido por un grupo de astronautas. Tienen que tener un programa espacial tripulado para justificar su existencia y sus salarios. Prefiero tener una flota de sondas espaciales y un par de osciloscopios en órbita que la ISS o una base lunar. Piense en los avances en IA que podrían resultar de tener mejores sondas automatizadas. Imagínese tener una nueva inyección planetaria cada pocos meses en lugar de cada pocos años. Imagine los ahorros si construyeran un chasis de sonda universal y agregaran sensores personalizados en lugar de construir cada uno o dos desde cero.

Alguien mencione UNA cosa que se ha descubierto con la ISS. Han estado haciendo los mismos experimentos en gravedad cero (o microgravedad, si lo prefiere) que han estado haciendo desde los años 60. Sin ciencia nueva, sin tecnología nueva, solo un gran pozo de dinero gigante. Pero, oooh, tenemos astronautas en órbita. Que pasan la mayor parte de su tiempo arreglando cosas que están rotas.

¿Cuál es, pregunto, el propósito de los viajes espaciales tripulados en este momento? No hay ninguno. La luna está muerta y todavía no podemos llegar con seguridad a ningún otro lugar. Es muy probable que Marte esté muerto.Se están desarrollando nuevas teorías que permiten la formación de canales y "llanuras aluviales" en Marte sin el requisito de agua líquida, un Marte cálido y húmedo o algo de esa naturaleza. La existencia de roca sedimentaria confirmaría la existencia de agua líquida en Marte en algún momento de su pasado. Busquemos roca sedimentaria, con más de dos sondas, y si la encontramos, entonces deberíamos pensar en enviar astronautas a Marte (aunque todavía prefiero enviar una misión automatizada de retorno de IA).

Mientras tanto, deberíamos hacer ciencia real con el dinero de los contribuyentes, no repetir experimentos de los años 60. Deberíamos reemplazar el Hubble y el Shuttle, aunque el Hubble debería mantenerse en línea hasta que su reemplazo esté operativo. Deberíamos poner en órbita unas pocas docenas de telescopios más pequeños. Pongamos unos 16 "Schmidt-Cassegrains en órbita con cámaras digitales. Podríamos estar haciendo cientos o miles de observaciones de estrellas variables todos los días y tomando espectros de miles de otras estrellas. La NASA debería estar haciendo ciencia real, no malgastando recursos.


Q & # 038 A con el Dr. John Mather en el Telescopio Espacial James Webb

El telescopio espacial James Webb (JWST) es el muy esperado y esperado telescopio de & # 8220next generation & # 8221. Planeado para su lanzamiento en 2013 Octubre 2018, JWST ha sido promocionado como el sucesor del Telescopio Espacial Hubble. Con él, los astrónomos esperan mirar atrás en el tiempo, cuando el universo tenía solo 200 millones de años, y ver las primeras estrellas y galaxias. El científico principal que dirige este proyecto es el Dr. John Mather, co-receptor del Premio Nobel de Física 2006 por su trabajo con el Explorador de Fondo Cósmico (COBE), que midió la forma del cuerpo negro y la anisotropía del fondo de microondas cósmico.

Comprensiblemente, nos sentimos honrados cuando el Dr. Mather se puso en contacto con Universe Today y nos dijo que le gustaría hablar con nosotros sobre el estado de JWST. & # 8220 Pensé que podría ser el momento de hablar sobre lo que & # 8217 estamos haciendo & # 8221, dijo, & # 8220, porque están empezando a suceder cosas emocionantes & # 8221. & # 8221

Dr. John Mather. Crédito: (NASA / Bill Ingalls)
Universo hoy: Dr. Mather, durante más de una década hemos escuchado sobre el Telescopio Espacial de Próxima Generación, que más tarde se denominó oficialmente Telescopio Espacial James Webb. ¿Puede decirnos cómo comenzó el concepto de este telescopio?

John Mather: En 1989, incluso antes del lanzamiento del Hubble, se celebró una conferencia sobre cuál debería ser el próximo telescopio espacial. Hablaron de los grandes telescopios del futuro y, a partir de las actas, publicaron un libro. Pero realmente no consideraron que los infrarrojos fueran la gran ola del futuro. Luego, en 1993, hubo un comité llamado HST and Beyond. Publicaron un pequeño informe encantador en 1996 que decía que había dos cosas importantes que hacer. Uno era construir un telescopio infrarrojo, a diferencia de lo que decía el libro anterior, y el otro era construir un telescopio para buscar planetas similares a la Tierra. En ese momento, los astrónomos estaban reconociendo que la búsqueda de planetas extrasolares era posible. Así que en octubre de 1995, la sede de la NASA me llamó, me dio una lista de científicos e ingenieros para contactar y me dijo que comenzara a planificar. Así lo hicimos, e inmediatamente llegamos a una notable convergencia de pensamiento y opinión. Rápidamente acordamos un concepto que cumplía con los deseos de la comunidad científica y estaba dentro de las ambiciones de la NASA. Descubrirás que el telescopio que queríamos volar en ese entonces es muy parecido al que vamos a volar en 2013.

UTAH: ¿Puede darnos una actualización sobre el estado del JWST en este momento?

Mather: El hardware de los instrumentos de vuelo llegará de todo el mundo en el verano de 2010. El sensor de guía fina viene de Canadá, un paquete de instrumentos y medio viene de Europa y el resto de los Estados Unidos. Entonces, en 18 meses, el paquete de instrumentos comienza a ir junto, y luego se encuentra con el telescopio alrededor de un año después. Los cuatro instrumentos científicos son una cámara de infrarrojo cercano, un espectrógrafo de múltiples objetos de infrarrojo cercano, un instrumento de infrarrojo medio y un generador de imágenes con filtro sintonizable.

Acabamos de pasar por la revisión de diseño crítico para el módulo de instrumentos. La semana pasada, cientos de personas vinieron a ver todo y decirnos si lo estamos haciendo bien. Creo que pasamos, aunque todavía no he visto la documentación oficial. Pero incluso yo estaba impresionado.

UTAH: La pregunta que mucha gente me hace es, dado que el Hubble ha tenido tanto éxito, ¿por qué el JWST no va a ser un telescopio óptico?

Mather: ¿Por qué el comité cambió de óptica a infrarroja? Fue doble. Una era que el Hubble se estaba volviendo tan bueno que podían ver que sería difícil superarlo, sin importar qué tan grande se construyera un telescopio. Otra cosa que sucedió fue que la gente veía que se podían construir grandes telescopios ópticos en el suelo. El telescopio Keck estaba funcionando muy bien y la gente estaba empezando a hablar sobre la óptica adaptativa, lo que significaba que valía la pena utilizar telescopios aún más grandes en el suelo. Entonces esas dos cosas nos apuntaron hacia un telescopio infrarrojo. Además, todos los científicos del JWST dijeron que necesitábamos infrarrojos. Por la poca capacidad que teníamos en ese momento, el infrarrojo fue fascinante, descubriendo que el universo más distante es emocionante y está desplazado al rojo del visible. Comienza en ultravioleta y llega a infrarrojo debido a las grandes distancias de estos objetos y al enorme corrimiento al rojo que tienen. Entonces, si desea hacer astronomía ultravioleta en casi el borde del universo, necesita un telescopio infrarrojo.
Un modelo a gran escala del JWST. Crédito: NASA
UTAH: Ahora que el telescopio espacial infrarrojo Spitzer está funcionando tan bien, ¿eso ha cambiado la mente de alguien o hace que los científicos quieran pasar al siguiente nivel con el infrarrojo?

Mather: Sí, Spitzer ha demostrado que este es un territorio fascinante. Spitzer es en realidad un pequeño telescopio para los estándares modernos, tiene solo 3 pies de ancho, 85 cm. Pero ha estado produciendo algunas sorpresas asombrosas. Pueden ver las cosas con cambios al rojo muy, muy altos, y no se esperaba nada de eso. Entonces, eso nos dice que el infrarrojo es donde estarán los maravillosos descubrimientos. Ahora sabemos que podemos hacer la tecnología, así que vamos a conseguir un mejor telescopio. La ciencia es muy, muy emocionante, y hay mucho por ahí esperando ser descubierto.

UTAH: En su opinión, ¿qué diferenciará al JWST de los telescopios espaciales anteriores?

Mather: Todos los telescopios dicen, & # 8220I & # 8217m mejor que el anterior, & # 8221, y nosotros decimos lo mismo. Por supuesto, este telescopio verá más atrás en el tiempo con su capacidad infrarroja y su gran apertura, verá a través de las nubes de polvo para ver dónde están naciendo las estrellas, verá cosas que están a temperatura ambiente, como tú y yo, planetas o jóvenes. estrellas naciendo. Todas esas cosas se pueden ver directamente con la capacidad de infrarrojos que tenemos en este nuevo telescopio. La mayor parte del trabajo se realizará en infrarrojos, con alguna capacidad en el rango visible.

Pero hemos construido un telescopio de uso general. Después del lanzamiento, los científicos pueden escribir propuestas como lo hacen para Hubble, para lo que les gustaría observar, para que puedan observar cualquiera que sea el tema candente en ese momento.
Modelo a escala 1/6 totalmente funcional del espejo JWST en banco de pruebas de óptica. Crédito: NASA
UTAH: Con su experiencia con COBE y los siguientes honores que recibió, ¿cómo lo ha aplicado al JWST?

Mather: No fueron tanto los honores lo que afectaron mi vida, fue el hecho de haber pasado por el proceso desde el principio hasta el final de un observatorio de diseño muy radical, que era el COBE, lo que me dio el valor para pensar en grande. cosas. Entonces, cuando la Sede de la NASA dijo que querían un sucesor para el Hubble, pensé que sería interesante, y tuve el descaro de decir que sí, me gustaría intentarlo. COBE era muy ambicioso para la época, pero lo suficientemente pequeño como para que conociera personalmente a los ingenieros y pudiera hablar con ellos cualquier día sobre cualquier tema. Entonces pensé que podría graduarme en un proyecto más grande.

UTAH: ¿Y ahora trabaja con personas de todo el mundo?

Mather: Sí, este es un gran problema. Nuestro equipo científico está compuesto por unas 19 personas, de Europa, Estados Unidos y Canadá. El equipo de ingeniería está formado por más de 2.000 personas repartidas por todo el mundo. Claramente, no los conozco a todos. Trabajo con los científicos más de cerca y hablo con ellos sobre lo que queremos lograr, y me aseguro de que lo estamos logrando. Así que ahora tengo un papel diferente. No tengo la responsabilidad práctica de ningún hardware, pero trabajo con las personas que la tienen. Tenemos acceso a algunas de las mejores personas del mundo en todos los temas.

UTAH: ¿Puede hablarnos de los problemas que ha tenido que superar este telescopio, los sobrecostos y los retrasos que ha tenido?

Mather: Número uno, el sobrecoste no es tan grande como lo describen algunas personas a las que les gustaría el dinero para sus propias ideas de proyectos. Originalmente, Dan Goldin era el jefe de la NASA cuando comenzamos, y dijo: & # 8220 Queremos que pienses en una forma de hacer este observatorio por quinientos millones de dólares en dólares de 1996. & # 8221 Dijimos que & # 8217 intentaríamos. Pero rápidamente nos dimos cuenta de que construir esto iba a ser difícil. Cuando nos preparamos para presentarlo a la encuesta decenal en 2000, el costo era más de mil millones de dólares. Luego, hace tres años, vimos que el trabajo se estaba volviendo más difícil y tuvimos que volver a planificar y presupuestar. Ahora, si se cuenta el costo total de la NASA desde el comienzo en 1995 hasta el final, en algún lugar después de 2019 con la inflación y los funcionarios públicos (que no estábamos contando antes) ahora es aproximadamente $ 4.5 mil millones en dólares reales reales, no en dólares de 1996. Por lo tanto, hay un aumento de los costos, pero hemos tenido un éxito excelente y estamos en camino de lanzar esta maravillosa máquina, que será utilizada por miles de astrónomos. Y no hemos tenido que cambiar nuestro plan o nuestro presupuesto total en tres años, gracias al liderazgo constante de la sede de la NASA y al brillante trabajo técnico de los equipos.

UTAH: Es bueno saberlo. Creo que la gente tiene un concepto general de que el JWST ha tenido un sobrecoste enorme.

Mather: Bueno, no es algo pequeño, y desearíamos haberlo hecho mejor. Pero se trata de un factor de crecimiento dos, y no del factor cinco que ha sido anunciado por algunas personas que deberían saberlo mejor. Este telescopio funcionará durante mucho tiempo. El requisito es de cinco años, pero esperamos ejecutarlo durante diez. Por lo tanto, nuestro proyecto se extiende desde 1995 hasta quizás 2024, cuando terminarían las operaciones.
Los ingenieros de Ball Aerospace inspeccionan el primer segmento de espejo del Telescopio Espacial James Webb a su llegada al Centro Marshall de Vuelos Espaciales, Huntsville, Alabama. para pruebas criogénicas. Crédito: NASA
Déjame darte una idea de lo que teníamos que hacer para prepararnos y de lo que hemos estado haciendo todo este tiempo. Desarrollamos una lista de diez tecnologías principales que necesitábamos. Lo más difícil fue desarrollar los espejos. Eso requirió doce contratos diferentes solo para desarrollar a los competidores hasta donde sus diseños fueran lo suficientemente buenos, por lo que tomó bastantes años. Claramente, los detectores tenían que mejorarse con respecto a los que tenemos en los telescopios Spitzer y Hubble. Así que ahora tenemos detectores mejores y más grandes, y son fabulosos. Una medida que tienen los astrónomos es cuántos electrones extraviados obtienen de los detectores. Si cierra toda la luz, debería obtener cero. Ahora tenemos detectores que emiten algunos electrones perdidos por píxel por hora, lo que es casi perfecto. Sería bueno ser aún mejor, pero esto es fabuloso. Estoy impresionado.

Necesitábamos mejorar los refrigeradores en el espacio. Comenzamos diciendo que necesitamos un telescopio enfriado radiativamente para que esté lo suficientemente frío por sí solo, y eso & # 8217 es mayormente cierto. Pero resulta que todavía necesitamos un refrigerador activo para mantener fríos los detectores de longitud de onda más larga, así que tuvimos que desarrollarlo.
Entonces, esas son solo algunas de las cosas que tuvimos que diseñar, y todo el desarrollo de tecnología finalmente se terminó en 2007 y pasó la aprobación de la junta de revisión y # 8217, quien dijo: & # 8221Sí, esas cosas finalmente están listas para ser construidas. & # 8221

Por lo tanto, llegar a 2007 fue mucho tiempo, y no creo que la gente realmente haya apreciado lo que se necesita para preparar las nuevas tecnologías. Por otro lado, hemos sido bendecidos por no tener que retroceder. Pusimos suficiente planificación y esfuerzo en estas tecnologías para que funcionen ahora. Esa fue una de las cosas que aprendimos del proyecto Hubble, que fue, no termine su diseño hasta que sepa lo que se supone que debe construir.

UTAH: ¿Qué tal su proceso de prueba? ¿Es bastante riguroso?

Mather: Esa es otra lección que tuvimos que aprender del Hubble. Si no lo prueba, no funcionará. Hemos aprendido a tener un proceso muy decidido y riguroso. Hicieron suficientes pruebas en el Hubble que podrían haber sabido sobre los problemas de enfoque del espejo. El fabricante del espejo tuvo dos pruebas que no estuvieron de acuerdo y decidieron ignorar una de ellas en lugar de rastrear la razón, y eso resultó ser una tontería y costosa.

Tenemos una generalización de que si algo realmente importa, hazlo dos veces. De hecho, probaremos el telescopio en frío en el gran tanque de vacío del Centro Espacial Johnson. Por lo tanto, será una prueba a gran escala de principio a fin & # 8220-luz-en-el-principio, luz-apagada-al-final & # 8221, algo que no pudieron hacer por Hubble. Pero sabían que podían ir a arreglar el Hubble en el espacio, y sabemos que no podemos arreglar el JWST, ya que el telescopio estará en el punto L-2, a unos 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, que está unas cuatro veces más lejos de la Tierra. Tierra que la Luna.

Este es un proyecto complicado, pero nuestro enfoque para hacer un proyecto complicado es dramáticamente diferente de cuando era un joven feller. Cuando llegué a Goddard, usamos lápices y reglas de cálculo, y las computadoras eran bastante nuevas y la mayoría de la gente no las tenía. Ahora tenemos computadoras en todas partes que realizan un seguimiento de nuestros documentos. Podemos hacer ingeniería de sistemas e incluso podemos hacer simulaciones completas y muy precisas para saber si algo encajará y funcionará incluso antes de que lo construyamos. Así que el mundo ha cambiado y es maravilloso verlo. Así que esta es la razón por la que ahora podemos construir este observatorio por aproximadamente el mismo costo real que se necesitó para que el Hubble se lanzara y funcionara. Pero JWST es mucho más grande y poderoso.
Espejo primario JWST. Crédito: NASA
UTAH: ¿Puede hablarnos del diseño del espejo del JWST?

Mather: Lo más difícil de construir fue el espejo, porque necesitábamos algo mucho más grande que Hubble. Pero es posible que no pueda levantar algo tan grande o colocarlo en un cohete, por lo que necesita algo que sea más liviano pero, no obstante, más grande, por lo que debe tener la capacidad de plegarse.
El espejo está hecho de berilio ligero y tiene 18 segmentos hexagonales. El telescopio se pliega como una mariposa en su crisálida y tendrá que deshacerse por completo. Es un proceso bastante elaborado que llevará muchas horas. El telescopio es enorme, a 6,5 ​​metros (21 pies), por lo que es bastante impresionante.

El parasol es completamente nuevo y también tendrá que desplegarse. Entonces, lo que estaba envuelto en un pequeño cilindro, relativamente hablando, se convierte en un escudo gigante del tamaño de una cancha de tenis. Es enorme. Todo esto sucede en múltiples etapas y tomará días. Contratamos a una empresa, Northrop Grumman, que tenía experiencia en desplegar cosas en el espacio, y nos dicen que esto definitivamente no es lo más complicado que han desplegado en el espacio, lo cual es tranquilizador.

Video del JWST desplegándose en el espacio:

UTAH: ¿Ha habido alguna discusión sobre la primera luz y lo que verá el JWST primero?

Mather: Sí un poco. Esa será la parte divertida después de que tengamos todo listo.

UTAH: ¿Tiene alguna sugerencia favorita?

Mather: Creo que deberíamos comenzar con objetivos fáciles que serán bonitos, que permitan al público decir: & # 8220 ¡Oh, veo que está funcionando! & # 8221 Algunas de las primeras observaciones se pueden hacer cuando & # 8217 estamos instalando el telescopio, incluso antes de que esté completamente ajustado. Debido a que se implementa después del lanzamiento y el espejo no está cerca de la forma correcta al principio, estaremos trabajando en esto gradualmente. Hay un modelo de prueba en Ball Aerospace en Boulder Colorado, donde podemos practicar la colocación de los 18 segmentos de espejo en su posición. Cada segmento tiene 7 motores para controlar la posición y la curvatura, así que tenemos que ensayar este.

Esto es algo que no pudieron hacer con Hubble. Desearon poder, y tenía motores, pero no podían empujar con suficiente fuerza. Esa es una historia interesante. Aprendimos del Hubble cómo corregir la óptica basándonos en las imágenes que estábamos obteniendo, así que lo estamos haciendo a propósito para este telescopio.

UTAH: Ha habido cierta controversia sobre cómo se lanzará el JWST.

Mather: Llevaremos el telescopio a la Guayana Francesa y lo cargaremos en el cohete. La ESA nos está comprando el vehículo de lanzamiento: el cohete Ariane 5, un producto comercial de Europa y últimamente han tenido un buen desempeño, por lo que es muy confiable.

Naturalmente, eso causó mucha controversia. Incluso si Europa nos estuviera dando el vehículo de lanzamiento, por así decirlo, había gente aquí que no quería aceptarlo. La oficina central tardó dos años en aceptarlo. Eso nos costó dinero. La única razón por la que fue aceptado fue que obtuvimos un nuevo administrador que lo aceptaría. Ese fue Mike Griffin, así que quiero decir, & # 8220 ¡muchas gracias Mike Griffin! & # 8221
Concepto de artista del JWST. Crédito: NASA
UTAH: Su equipo todavía tiene mucho que hacer antes de 2013, ¡y probablemente estará aquí antes de que se dé cuenta!

Mather: Sí, lo sé. Han pasado más de 13 años desde que la NASA me contactó sobre esto, pero ahora el final se acerca rápidamente. Tenemos muchos desafíos técnicos por delante para armar todo. Y todavía no hemos llegado lo suficientemente lejos como para descubrir cuántas cosas rompimos o cuántos errores cometimos, pero creo que somos bastante buenos resolviéndolos antes de cometerlos.

Va a ser muy emocionante armar el equipo por primera vez. Tenemos las piezas, tenemos la imagen en la caja para mostrar a dónde van, y muy pronto podemos demostrar que funcionan juntas o no. Para cuando recibamos todas las partes aquí en Goddard, todas habrán sido probadas individualmente, por lo que se supone que deben jugar juntas muy bien. Pero a la naturaleza no le gusta la arrogancia, así que tenemos que probarlo todo de principio a fin, tal como lo vamos a utilizar en vuelo. Después de armarlo aquí, lo llevamos al Centro de Vuelo Espacial Johnson y lo colocamos en el tanque de vacío gigante allí. Será un proceso extraordinario.

UTAH: Muchas gracias por hablar con nosotros.

Mather: Ha sido divertido. Me encanta contar mi historia y me alegra que quieras contarla con nosotros.Pensé que podría ser el momento de hablar sobre lo que estamos haciendo porque están empezando a suceder cosas interesantes. Están sucediendo cosas maravillosas. Ahora tenemos el Observatorio Kepler y, con suerte, ellos encontrarán un puñado de planetas similares a la Tierra para rastrearlos y los veremos más de cerca.


Discusión

Desde el suelo, la variedad de compuestos químicos presentes en la superficie de los TNO se ha detectado a través de armónicos y bandas de combinación de límites O-H, C-H y N-H de hasta 2,5 micrones. Se espera que NIRSpec abra una nueva ventana a nuestra comprensión de la composición de la superficie TNO a través de la identificación de sus bandas de absorción fundamentales en la región de 3 & # x020135 micrones. Simulamos los espectros TNO observados por JWST / NIRSpec utilizando mezclas ideales de hielos, sin ningún polvo o compuesto colorante que pudiera cambiar la profundidad de las características de absorción en comparación con los resultados que hemos mostrado. Hemos visto que para un objeto con una magnitud J similar a Orcus & # x00027 y exposiciones relativamente pequeñas, las SNR logradas para la mayoría de los TNO & # x00027 brillo serán suficientes para detectar bandas de absorción poco profundas correspondientes al 5 & # x0201310% del hielo en la superficie. . Sostenemos que el aspecto clave para avanzar en nuestra comprensión de la composición de la superficie TNO estará relacionado con la resolución espectral. Obviamente, la resolución espectral más alta abordará lo inesperado: moléculas que no podemos anticipar, fases de dilución y hielo, así como una investigación detallada de la temperatura de la superficie. Este aspecto se probará con las observaciones GTO de Orcus.

Sin embargo, esto es caro, incluso para objetos brillantes como Orcus (cuya composición de superficie ya está bien limitada desde el suelo). De nuestra experiencia en la preparación de múltiples observaciones, vemos que la eficiencia de las observaciones NIRSpec de los objetivos móviles del sistema solar es típicamente del 50 & # x0201360%. Por lo tanto, lograr una alta SNR y una alta resolución espectral puede llevar a programas de observación muy largos que pueden resultar difíciles de pasar por un comité de asignación de tiempo.

La resolución espectral media puede ser una estrategia alternativa: vemos que normalmente logramos mayores SNR cuando usamos los mismos tiempos de exposición que para la resolución espectral alta. El uso de hendiduras en lugar de las IFU también permitirá un aumento de la SNR. Esto se probará con las observaciones de GTO de 2003 AZ84, para lo cual se utilizarán tanto ranuras como resoluciones espectrales medias. Además, el modo PRISM se utilizará para ambos objetos y permitirá la comparación directa de los resultados obtenidos por los diferentes modos de resolución espectral.

A partir de nuestras simulaciones, anticipamos que una estrategia eficiente puede ser observar sistemáticamente los objetos con el modo PRISM para obtener la cobertura espectral completa de una sola vez y con una buena SNR. Esto ya permitirá desenredar la mayoría de las especies esperadas en la superficie de los TNO. Luego, en lugar de agregar observaciones de alta resolución espectral para el rango completo de longitud de onda, las observaciones podrían limitarse a las rejillas G395M o G395H (resolución espectral media o alta) que cubren el rango de longitud de onda clave de 3 & # x020135 micrones). Esta combinación de configuraciones espectrales parece muy prometedora sobre el papel, para investigaciones detalladas de la naturaleza física de los componentes presentes en la superficie de los TNO. El programa NIRSpec GTO en Orcus y 2003 AZ84 proporcionará una prueba temprana y real de esta estrategia.


Biografía

Paul A. Lightsey tiene más de 40 años de experiencia en física, matemáticas e ingeniería, en gran parte en el área de análisis y diseño de sistemas ópticos. Ha trabajado en JWST desde 1997 y actualmente es el ingeniero jefe del programa del Telescopio Espacial James Webb en Ball, y el líder del hilo óptico para el equipo combinado de ingeniería del sistema Northrop Grumman / Ball / ITT / ATK. Ha contribuido en todas las fases de desarrollo desde nuevos negocios hasta el diseño, fabricación, alineación, prueba, calibración y operaciones en órbita mientras estuvo en Ball. Trabajó en varios de los instrumentos del Telescopio Espacial Hubble (HST) construidos por Ball y, antes de eso, en el Experimento del Espejo Relay (RME) y el Experimento Láser de Imágenes Asistidas por Retroreflectores (RAILE). Recibió su licenciatura en física de la Universidad Estatal de Colorado en 1966 y su doctorado en física de la Universidad de Cornell en 1972. Ha recibido el premio William H. Follett, Jr. a la excelencia en ingeniería de sistemas en Ball y la medalla de servicio público distinguido. de la NASA.

Charlie Atkinson es el subdirector del telescopio y director de la Oficina de la Costa Este para el Telescopio Espacial James Webb con Northrop Grumman Aerospace Systems, habiendo trabajado en el programa desde sus inicios. Entre otras tareas, ayudó a orquestar las demostraciones de tecnología para la estructura grande, criogénica, desplegable y estable necesaria para cumplir con los exigentes requisitos científicos de JWST. Antes de unirse a Northrop Grumman, trabajó en Kodak en Rochester, NY en varios programas, incluido el Telescopio de Rayos X Chandra, lanzado en 1999. Fue el gerente de operaciones para el ensamblaje del espejo de alta resolución, responsable de la integración y alineación del pasto espejos cilíndricos de incidencia que sirven para formar las imágenes de rayos X, y gestionan la integración del telescopio y las actividades de prueba. Recibió su licenciatura en física, matemáticas y geofísica de la Universidad de Washington y Lee en Lexington, VA, donde actualmente se desempeña como miembro de la Junta Asesora de Ciencias. Tiene una patente sobre un sistema de telescopio que utiliza un corrector de pupila discontinuo y ha escrito numerosos artículos sobre los telescopios espaciales Chandra y James Webb.

Mark Clampin es actualmente el científico del proyecto del Observatorio JWST en GSFC. Fue coinvestigador en el equipo científico del Sistema de Control de Actitud (ACS), donde se desempeñó como científico detector de ACS responsable de la entrega de los aviones focales de vuelo de ACS. Anteriormente, fue científico en STScI, donde obtuvo 10 años de experiencia con misiones de servicio de HST, puesta en servicio de instrumentos y operaciones científicas en STScI. Se desempeñó como gerente del grupo de instrumentos ACS en STScI desde el inicio hasta la finalización exitosa de la misión de servicio SM3B, la verificación orbital y el inicio de las operaciones científicas. Es el investigador principal del Coronagraph de imágenes planetarias exosolares (EPIC), una demostración de tecnología para misiones de exoplanetas (TDEM). Su interés científico radica en el estudio de la formación y evolución de sistemas planetarios, y es miembro del equipo que descubrió el exoplaneta Fomalhaut-B utilizando el ACS en el Telescopio Espacial Hubble.

Lee D. Feinberg es el administrador de elementos del telescopio óptico de la NASA para el telescopio espacial James Webb y el ingeniero jefe de sistemas ópticos grandes en la Dirección de Tecnología y Sistemas de Instrumentos en el Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, Maryland. Lee es miembro de SPIE y pasó una década trabajando en la corrección óptica y los instrumentos del Telescopio Espacial Hubble. En 1998, Lee recibió una maestría en física aplicada de la Universidad Johns Hopkins y en 1987 se graduó con una licenciatura en óptica de la Universidad de Rochester.

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