Los científicos han descubierto más de 5000 exoplanetas, o planetas fuera de nuestro sistema solar. A medida que las tecnologías para estudiar estos mundos continúan avanzando, es posible que algún día los investigadores puedan buscar signos de vida en exoplanetas que sean similares en tamaño, composición y temperatura a la Tierra. Pero para hacer eso necesitarán nuevas herramientas, como las que se están probando en el Instrumento Coronógrafo en el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA. El instrumento científico bloqueará la luz de cada estrella distante que observe para que los científicos puedan ver mejor los planetas alrededor de la estrella, y demostrará las tecnologías necesarias para estudiar eventualmente planetas potencialmente habitables con futuras misiones.
El equipo de Coronagraph Instrument ya diseñó el instrumento de vanguardia y construyó los componentes. Ahora tienen que juntar las piezas y realizar pruebas para asegurarse de que funcionan según lo previsto. “Es como si todos los afluentes separados finalmente se unieran para formar el río”, dijo Jeff Oseas, gerente de entrega de productos para el subsistema óptico del Instrumento Coronagraph en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.
El proceso se inició recientemente en el JPL y llevará más de un año. Una vez completado, el Instrumento Coronógrafo se enviará al Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland, y se incorporará al observatorio romano.
La ingeniera de JPL, Gasia Bedrosian, lidera el proceso de ensamblaje y prueba como gerente de entrega de productos de prueba e integración del instrumento. Le gusta decir que, si bien la integración y las pruebas son técnicamente los últimos pasos en la construcción de un instrumento, en realidad son parte del proceso desde el principio.
En 2018, Bedrosian comenzó a trabajar en un conjunto de planos de ensamblaje para algo que nunca antes se había construido. Luego, ella y su equipo pasaron otros dos años colaborando con varios expertos en la materia y miembros del proyecto para revisar y ajustar el plan, asegurándose de que todas las piezas encajaran a tiempo y en el orden correcto. El proceso se asemejará a un ballet bien coreografiado que involucra grúas de servicio pesado, láseres y cámaras de vacío del tamaño de autobuses.
Aproximadamente del tamaño y la forma de un piano de media cola, el instrumento Coronagraph se compone de dos secciones principales que se apilarán una encima de la otra: el banco óptico y la plataforma electrónica del instrumento.
El más delicado de los dos es el banco óptico, que contiene 64 elementos, como espejos y filtros, diseñados para eliminar la mayor cantidad posible de luz estelar sin suprimir la luz de los planetas. Este enfoque para encontrar y estudiar exoplanetas se llama imagen directa y se espera que sea la mejor manera de estudiar las atmósferas y las características de la superficie de mundos rocosos similares a la Tierra. Algunos de los componentes ópticos del Instrumento Coronógrafo son tan pequeños que apenas son visibles a simple vista.
La plataforma, o capa inferior, alberga la electrónica que recibe instrucciones de la nave espacial romana y devuelve los datos científicos del Instrumento Coronógrafo. La electrónica también controla los componentes mecánicos del banco óptico, así como los calentadores del instrumento. El banco óptico se apilará con una grúa sobre el palet de electrónica. Debido a que las dos capas deben estar alineadas entre sí con una precisión de fracción de milímetro, el equipo utilizará láseres para colocarlas en la posición correcta en el transcurso de cuatro días.
Ojo para los detalles
Los equipos de integración y prueba a menudo usan modelos digitales en 3D del instrumento para ayudar a hacer sus planes, pero nada se puede comparar con ver el objeto en un espacio real. Es por eso que el equipo de coronagraph utilizó un casco de realidad aumentada que permite a los usuarios ver una proyección virtual de un objeto 3D y el mundo que los rodea. El equipo del rover Mars Curiosity también utiliza los auriculares para ver en 3D el terreno marciano por el que pasa el rover.
“Aprendimos mucho de ese ejercicio”, dijo Bedrosian. “Pudimos tener una idea de qué tan estrecho sería el acceso en ciertos puntos de integración al recostarnos literalmente en el piso y obtener imágenes de debajo del instrumento. Nos mostró cuándo sería beneficioso levantar todo el instrumento con una grúa o si íbamos a necesitar una herramienta especializada para hacer nuestro trabajo en ese ángulo. Ayudó a que muchos de nuestros planes fueran más seguros y simples”.
Una vez ensamblado, el instrumento Coronagraph se someterá a una serie de pruebas, incluido casi un mes de pruebas dinámicas para simular el viaje en cohete al espacio. Luego se colocará en una cámara de vacío que replica el entorno espacial para verificar que el hardware permanezca alineado y funcionando correctamente.
“Es emocionante finalmente comenzar a juntar todas las piezas”, dijo Bedrosian. “Definitivamente es una gratificación retrasada, porque hemos pasado tanto tiempo preparándonos. Pero ahora que estamos aquí y los miembros de mi equipo están hablando sobre la llegada del hardware, puedo escuchar la emoción en sus voces”.
Con información del JPL-NASA
