Imagínese mantener un rayo láser apuntando a una moneda de diez centavos que está a 200 millas de distancia. Ahora imagina hacer eso continuamente durante 24 horas, mientras viajas en un tiovivo. ¿Parece difícil? Bueno, eso es básicamente lo que hace el Telescopio Espacial Hubble.
Después de meses de problemas técnicos, la NASA anunció el 4 de junio que el Hubble cambiaría al modo de un giroscopio. Básicamente, esto significa que el telescopio tendrá que depender de solo uno de los varios giroscopios (dispositivos que miden la orientación de un objeto en el espacio) que normalmente utiliza para rastrear y seguir objetos en el espacio.
El telescopio Hubble, que lleva el nombre del astrónomo Edwin Hubble, se lanzó en 1990 a la órbita terrestre baja. Aquí está por encima de la atmósfera terrestre, lo que interfiere con las observaciones de los telescopios terrestres. Durante sus tres décadas de funcionamiento, nos ha proporcionado impresionantes imágenes de galaxias distantes y ha permitido a los científicos mirar más de cerca el comienzo del universo.
Hubble toma fotografías claras y de alta resolución de estrellas a miles de millones de años luz de distancia. Para recolectar suficientes fotones («partículas» de luz) para obtener una imagen de alta calidad, esencialmente actúa como una cámara de muy baja velocidad. Mantiene su apertura (es decir, la abertura de la lente que deja pasar la luz) abierta hasta por 24 horas para tomar una sola fotografía.
Cualquiera que haya tomado una fotografía con una velocidad de obturación baja sabe lo difícil que es evitar terminar con una imagen borrosa. Hubble lleva esto al extremo. Debe permanecer apuntado al mismo punto distante en el espacio con una precisión de unos pocos milisegundos de arco (donde un milisegundo de arco equivale a una 3.600.000 de grado) durante un máximo de 24 horas. Y necesita mantener esta precisión mientras orbita la Tierra a 17.000 millas por hora (27.000 kilómetros por hora) en medio de calor y frío extremos.
Para realizar un seguimiento de su objetivo y generar imágenes claras, el Hubble utiliza lo que los ingenieros aeroespaciales como yo llamamos sistemas de control de actitud. Todas las naves espaciales y aviones tienen un sistema de control de actitud que les ayuda a apuntar en la dirección correcta.
¿Qué es un giroscopio?
Un sistema de control de actitud consta de un conjunto de sensores que miden la orientación de la nave espacial, un conjunto de actuadores (propulsores, ruedas de reacción o giroscopios de momento de control) que mueven la nave espacial y una computadora de vuelo. La computadora de vuelo toma las medidas de los sensores y genera los comandos para los actuadores.
Un giroscopio es un dispositivo que mide la actitud u orientación de un objeto en el espacio. En otras palabras, mide cuánto ha girado el objeto desde algún punto fijo. Para que el Hubble sepa hacia dónde apunta para tomar una fotografía, tiene que saber dónde está en el espacio. Necesita al menos tres giroscopios, uno por eje.
El Hubble inicialmente tenía seis giroscopios: tres principales y tres más como extras. Pero después de más de 30 años en órbita, cuatro de los giroscopios fallaron debido a complicaciones relacionadas con el envejecimiento.
De los dos giroscopios restantes, la NASA ha reservado uno como respaldo, por lo que el Hubble ahora está operando con un solo giroscopio. Pero si necesita al menos tres giroscopios (uno por eje) para saber dónde se encuentra, ¿cómo puede el Hubble averiguar dónde está con un solo giroscopio?
La inteligente respuesta que se les ocurrió a los ingenieros de la NASA es en realidad muy simple. Puedes utilizar otros sensores en el telescopio, como magnetómetros y sensores de estrellas, para compensar la falta de giroscopios.
Suplentes de giroscopio
Los magnetómetros miden el campo magnético local de la Tierra, lo que los científicos entienden con bastante precisión. Puedes usar los magnetómetros para tener una idea aproximada de la actitud con respecto a la dirección conocida del campo magnético, más o menos de la misma manera que usas una brújula. Un magnetómetro de tres ejes puede tomar medidas de la fuerza y dirección del campo magnético de la Tierra a medida que el satélite se mueve a lo largo de su órbita para encontrar su orientación en el espacio.
O puede utilizar rastreadores de estrellas o sensores solares, que son mucho más precisos que los magnetómetros. Estos sensores utilizan un mapa del cielo y alinean lo que ven con lo que hay en el mapa para determinar hacia dónde apuntan.
Al combinar rastreadores de estrellas, sensores solares, magnetómetros y un solo giroscopio, el Hubble puede mantener una precisión de puntería muy cercana a la configuración de tres giroscopios, aunque la configuración de un giroscopio limitará la rapidez con la que el Hubble puede rastrear objetos en el espacio.
Hubble tiene uno de los sistemas de control de actitud de orientación más precisos jamás construidos y ha proporcionado a la gente imágenes impresionantes del universo primitivo. Pero perder todos los giroscopios menos dos es sólo otro recordatorio de que los días del Hubble están contados.
El sucesor del Hubble, el Telescopio Espacial James Webb, se lanzó el 25 de diciembre de 2021. Está estacionado a 1.609.344 km (1.000.000 de millas) de la Tierra en lo que se llama el segundo punto de Lagrange (L2).
En este punto, el telescopio, la Tierra y el sol siempre están alineados y el parasol protector del telescopio bloquea los rayos del sol. Esta característica permite que su cámara infrarroja funcione a temperaturas frías para proporcionar imágenes de mucha mejor calidad.
Si bien los duraderos descubrimientos del Hubble abrieron el universo a los astrónomos, Webb nos permitirá mirar el cosmos más profundamente que nunca.
Con información de Phys.org
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