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martes, diciembre 6, 2022
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La NASA quiere tu ayuda para diseñar un parasol para observar exoplanetas

El campo del estudio de los exoplanetas ha recorrido un largo camino en las últimas décadas. Hasta la fecha, se han confirmado 5063 exoplanetas en 3794 sistemas más allá del nuestro, con otros 8819 candidatos en espera de confirmación. En los próximos años, se espera encontrar decenas de miles de planetas más, gracias a los observatorios de próxima generación. El objetivo final de esta búsqueda es encontrar planetas que sean «similares a la Tierra», lo que significa que tienen buenas posibilidades de albergar vida. Esta no es una tarea fácil, ya que los planetas rocosos ubicados dentro de las zonas habitables (HZ) de su estrella madre tienden a orbitar cerca, lo que hace que sean más difíciles de ver.

Concepto artístico del prototipo starshade, una estructura gigante diseñada para bloquear el resplandor de las estrellas para que los futuros telescopios espaciales puedan tomar fotografías de los planetas. Crédito: NASA/JPL

Para facilitar este proceso, la NASA está diseñando un observatorio híbrido que consiste en una «Sombra estelar» que bloqueará la luz de una estrella para que un telescopio terrestre pueda obtener imágenes directamente de los planetas que la orbitan. El concepto se conoce como el Observatorio Híbrido de Exoplanetas Similares a la Tierra (HOEE, por sus siglas en inglés), y la NASA está buscando la opinión del público para hacerlo realidad. Con ese fin, lanzaron el Desafío de Diseño Estructural de Sombra Estelar Ultraligera, donde se les pide a los participantes que desarrollen un diseño para una estructura de sombra estelar liviana que podría usarse como parte del concepto HOEE.

El desafío está siendo organizado por GrabCAD, una empresa emergente con sede en Massachusetts que alberga una plataforma gratuita basada en la nube que ayuda a los equipos de ingeniería a colaborar y administrar, ver y compartir archivos de diseño asistido por computadora (CAD). El Laboratorio de Torneos de la NASA está gestionando el desafío, que respalda el estudio de Conceptos Avanzados Innovadores (NIAC) de la NASA sobre el concepto HOEE. El desafío es parte del programa Premios, Desafíos y Crowdsourcing de la NASA, supervisado por la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial (STMD) de la NASA.

Hasta la fecha, la mayoría de los exoplanetas conocidos se han confirmado mediante métodos indirectos. Estos incluyen el método de tránsito (también conocido como fotometría de tránsito), donde se utilizan caídas periódicas en el brillo de una estrella para detectar la presencia de uno o más planetas que pasan frente a ella (en tránsito) en relación con el observador. Otro es el método de velocidad radial (también conocido como espectroscopia Doppler), donde el movimiento de una estrella hacia adelante y hacia atrás (en relación con el observador) se usa para determinar las influencias gravitatorias que actúan sobre la estrella (es decir, un sistema de planetas).

Cuando se usan en combinación, estos métodos son muy efectivos para restringir el tamaño y el período orbital de los exoplanetas (método de tránsito) y sus respectivas masas (método de velocidad radial). Sin embargo, con instrumentos de próxima generación como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos pueden realizar estudios de imágenes directas de exoplanetas. En este caso, la luz de exoplanetas distantes se captura directamente y se analiza con un espectrómetro. Los espectros obtenidos pueden arrojar datos sobre los minerales de la superficie de un planeta y determinar la presencia de océanos, continentes, sistemas climáticos, vegetación y los gases que componen su atmósfera.

Estos datos permitirán a los astrónomos y astrobiólogos caracterizar los exoplanetas y decir con confianza si un planeta es «habitable» o no. Una parte importante de este método es el coronógrafo, un instrumento que bloquea el resplandor de las estrellas madre para que la luz reflejada en las atmósferas de los exoplanetas pueda visualizarse y escanearse usando espectrómetros para determinar la composición química. Dijo el Dr. John Mather, astrofísico sénior en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y científico sénior del proyecto JWST:

«El observatorio híbrido podría ayudarnos a responder algunas de las preguntas más apremiantes sobre la vida extraterrestre. La observación de muchos sistemas ayudaría a responder la pregunta de por qué las configuraciones como la nuestra son raras y por qué ninguna es como nuestro hogar. Es realmente emocionante que el público pueda sé parte de este esfuerzo revolucionario. No puedo esperar a ver qué ideas traen a la mesa».

La clave del HOEE es la nave espacial «Starshade», un concepto introducido por el Observatorio de Exoplanetas Habitables (HabEx) en el JPL de la NASA en 2016. Inicialmente, se pensó que solo los telescopios espaciales como el James Webb y el Telescopio Espacial Romano Nancy Grace (RST) podría beneficiarse de una nave espacial tipo starshade. Pero con el concepto HOEE, los telescopios terrestres que caen en el rango de la clase de 30 metros (~100 pies) también podrían realizar estudios de imágenes directas. Esto incluye observatorios de última generación como el Extremely Large Telescope (ELT), el Giant Magellan Telescope (GMT) y el Thirty Meter Telescope (TMT).

Para el Desafío de Diseño Estructural de la Sombra Estelar Ultraligera, la NASA está buscando ideas para una sombra estelar liviana que pueda cumplir esa misma tarea. Según la NASA, el objetivo de este desafío es desarrollar una «estructura innovadora de sombra estelar de baja masa que pueda cumplir con los requisitos de masa, forma, resistencia y rigidez». Los participantes pueden elegir entre cuatro diseños sugeridos (o un híbrido de los mismos), que incluyen:

1. Versión ultraligera del actual concepto JPL HabEx
2. Paraguas con pétalos
3. Estructura inflada rigidizable
4. Estructuras basadas en trusses

El diseño ideal, afirman, permitirá un empaque compacto y un despliegue exitoso una vez en la órbita de la Tierra. En otras palabras, debe poder colapsarse y plegarse para que la nave espacial pueda caber dentro de un carenado de carga útil del cohete y luego desplegarse una vez que llegue al espacio. Esto es similar a lo que los ingenieros lograron con James Webb, especialmente en lo que respecta a su espejo principal y su parasol. También enfatizan que debe tener la masa más baja posible para ser más fácil (y más barato) de lanzar, que sus propulsores químicos pueden mantenerlo alineado durante las observaciones y cambiar su órbita para observar diferentes objetivos.

Estos y otros detalles (incluida la distancia orbital y el diámetro de la sombra estelar) se especifican en la página del desafío:

«Una pantalla estelar en órbita (a 170.000 km de distancia) podría proyectar una sombra de la estrella central sin bloquear la luz reflejada de sus planetas. Para que pueda usarse con los telescopios terrestres más grandes, la pantalla estelar debe tener 100 m de diámetro. Esta gran estructura debe estar bien empaquetada para que quepa dentro del carenado de un cohete grande (por ejemplo, Falcon Heavy o Starship).

«También debe tener la masa más baja posible para que los propulsores químicos puedan mantenerlo alineado durante las observaciones y el sistema de propulsión eléctrica solar pueda cambiar su órbita para observar muchos objetivos. La NASA busca conceptos mecánicos/estructurales innovadores para un despliegue, baja masa, alta estabilidad, y estructura starshade de alta rigidez».

Para ser elegible para este desafío, los participantes deben ser ciudadanos estadounidenses o de un país elegible (especificado aquí). Las cinco mejores presentaciones compartirán un premio de $7,000. La lista completa de los requisitos de la competencia y toda la información y documentación relevante se publican en la página del desafío GrabCAD.

Con información de Universetoday

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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