Después de casi 16 años de explorar el cosmos en luz infrarroja, el Telescopio Espacial Spitzer de la NASAse apagará permanentemente el 30 de enero de 2020. Para entonces, la nave espacial habrá operado por más de 11 años más allá de su misión principal, gracias al Spitzer. La capacidad del equipo de ingeniería para abordar desafíos únicos a medida que el telescopio se desliza más y más lejos de la Tierra.

Administrado y operado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, Spitzer es un observatorio pequeño pero transformador. Captura la luz infrarroja, que a menudo es emitida por objetos «cálidos» que no son lo suficientemente calientes como para irradiar luz visible. Spitzer ha levantado el velo sobre objetos ocultos en casi todos los rincones del universo, desde un nuevo anillo alrededor de Saturno hasta las observaciones de algunas de las galaxias más lejanas que se conocen. Ha espiado estrellas en cada etapa de la vida , ha mapeado nuestra galaxia , ha capturado magníficas imágenes de nebulosas y ha explorado planetas recientemente descubiertos orbitando estrellas distantes.


El concepto de este artista muestra el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA frente a una imagen infrarroja de la galaxia Vía Láctea. technology.org

Pero como el subjefe de la misión de Spitzer, Joseph Hunt, dijo: «Puedes tener una nave espacial de clase mundial, pero eso no significa nada si no puedes obtener los datos en casa».

Spitzer orbita el Sol en un camino similar al de la Tierra, pero se mueve un poco más lento. Hoy en día se encuentra cerca de 158 millones de millas (254 millones de kilómetros) detrás de nuestro planeta, más de 600 veces la distancia entre la Tierra y la Luna. Esa distancia, junto con la curva de la órbita de Spitzer , significa que cuando la nave espacial apunta su antena fija a la Tierra para descargar datos o recibir comandos, sus paneles solares se alejan del Sol. Durante esos períodos, la nave debe confiar en una combinación de energía solar y energía de la batería para operar.

El ángulo al que apuntan los paneles lejos del Sol ha aumentado cada año que la misión ha estado operando. En estos días, para comunicarse con la Tierra, Spitzer tiene que colocar sus paneles a un ángulo de 53 grados con respecto al Sol (90 grados estaría completamente hacia afuera), a pesar de que los planificadores de la misión nunca intentaron que se inclinara más de 30 grados desde el sol. Spitzer puede comunicarse con la Tierra durante aproximadamente 2,5 horas antes de que tenga que girar sus paneles solares hacia el Sol para recargar sus baterías. Esa ventana de comunicaciones se reduciría año tras año si Spitzer continuara operando, lo que significa que hay un límite en cuanto a cuánto tiempo sería posible operar la nave de manera eficiente.

Los miembros del equipo de ingeniería de Spitzer posan en el área de soporte de la misión. 
Fila de adelante (de izquierda a derecha): Natalie Martinez-Vlashoff, Jose Macias, Lisa Storrie-Lombardi, Amanda Kniepkamp, ​​Bolinda Kahr, Mariah Woody, Socorro Rangel, May Tran. 
Medio: Pedro Díaz-Rubin, Joseph Hunt, John Ibáñez, Laura Su, Nari Hwangpo. 
Fila de atrás: Michael Díaz, Adam Harbison, Richard Springer, Joe Stuesser, Ken Stowers, Dave Bliss. No aparece en la foto: Bob Lineaweaver, Jason Hitz y Walt Hoffman. technology.org

Un esfuerzo duradero

Enseñar a la nave a aceptar nuevas condiciones, como el aumento del ángulo de los paneles solares durante las comunicaciones con la Tierra, no es tan simple como encender un interruptor. Existen múltiples formas en que estos cambios podrían desencadenar mecanismos de seguridad en el software de vuelo de la nave espacial. Por ejemplo, si los paneles se inclinaron a más de 30 grados del Sol durante los primeros años de la misión, el software habría golpeado «pausa», poniendo a la nave espacial en «modo seguro» hasta que el equipo de la misión pudiera descubrir qué estaba mal. El ángulo cambiante de Spitzer al Sol también podría desencadenar mecanismos de seguridad destinados a evitar el sobrecalentamiento de las piezas de la nave.

Para enfrentar estos desafíos, los ingenieros y científicos del proyecto en JPL y Caltech han trabajado con el equipo de ingeniería del observatorio en las instalaciones de Lithleton, Littleton, Colorado, de Lockheed Martin Space, para encontrar el camino a seguir. (Lockheed Martin construyó la nave espacial Spitzer para la NASA). Bolinda Kahr, gerente de la misión de Spitzer, dirige este equipo multicéntrico. A lo largo de los años, ella y sus colegas han descubierto con éxito cómo anular los mecanismos de seguridad diseñados para la misión principal al mismo tiempo que se aseguran de que dichas alteraciones no presenten otros efectos secundarios no deseados.

Pero a medida que Spitzer envejece y se aleja de la Tierra, el desafío de mantener la nave operativa y el riesgo de que sufra una anomalía importante solo aumentan.

Resultado de imagen para spitzer nasa
El concepto de este artista muestra el telescopio espacial Spitzer de la NASA. 
La nave espacial se describe en la orientación que asume para establecer comunicaciones con las estaciones terrestres jpl.nasa.gov

«Realmente puedo decir que nadie involucrado en la planificación de la misión pensó que estaríamos ejecutando en 2019», dijo Lisa Storrie-Lombardi, gerente de proyectos de Spitzer. “Pero tenemos una nave espacial increíblemente robusta y un equipo increíble. Y hemos tenido suerte. Tienes que tener algo de suerte, porque no puedes anticipar todo «.

Manteniendo fresco

La mayoría de los detectores infrarrojos deben enfriarse a temperaturas muy bajas, porque el exceso de luz infrarroja proveniente de objetos «cálidos», incluidos el Sol, la Tierra, la nave espacial e incluso los propios instrumentos, puede abrumar a los sensores infrarrojos. Este enfriamiento se realiza típicamente con un refrigerante químico.

Los planificadores Spitzer, en cambio, crearon un sistema de enfriamiento pasivo que incluía volar la nave lejos de la Tierra (una de las principales fuentes de calor infrarrojo). También eligieron materiales para el exterior de la nave que reflejaría la luz solar antes de que pudiera calentar el telescopio e irradiar el calor absorbido de vuelta al espacio. En esta configuración, solo se requiere refrigerante para bajar las temperaturas del instrumento unos grados más. La reducción del suministro de refrigerante a bordo también permitió drásticamente que los ingenieros redujeran el tamaño total de la nave espacial en más del 80% y ayudaron a reducir el presupuesto de la misión previsto en más del 75%.

Aunque el suministro de refrigerante de Spitzer se agotó en 2009, lo que dejó inutilizables dos de sus tres instrumentos, el equipo pudo mantener la mitad del resto del instrumento en funcionamiento. (El instrumento fue diseñado para detectar cuatro longitudes de onda de luz infrarroja; en el modo «cálido», aún puede detectar dos de ellas).

Durando más del doble que la misión principal, la misión extendida de Spitzer produjo algunos de los resultados más transformadores del observatorio. En 2017, el telescopio reveló la presencia de siete planetas rocosos alrededor de la estrella TRAPPIST-1. En muchos casos, las observaciones del exoplaneta de Spitzer se combinaron con las observaciones de otras misiones, incluidos los telescopios espaciales Kepler y Hubble de la NASA.

El último año y medio de operaciones científicas de Spitzer incluye una serie de investigaciones relacionadas con exoplanetas. Un programa investigará 15 estrellas enanas (similares a la estrella TRAPPIST-1) que probablemente alberguen exoplanetas. Se dedican 650 horas adicionales a las observaciones de seguimiento de los planetas descubiertos por el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA , que se lanzó hace poco más de un año.

Resultado de imagen para spitzer nasa
Un montaje de imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA a lo largo de los años. jpl.nasa.gov

Viaje final

Cada misión debe terminar en algún punto. A medida que los desafíos asociados con la operación del Spitzer continúan creciendo y el riesgo de una anomalía de finalización de la misión en la nave espacial aumenta, la NASA ha tomado la decisión de cerrar la misión de forma controlada.

«Ha habido momentos en que la misión Spitzer podría haber terminado de una manera que no planeamos», dijo Kahr. «Me alegro de que en enero podamos retirar la nave de forma deliberada, de la forma que queramos hacerlo».

Mientras que la misión de Spitzer está terminando, ha ayudado a preparar el escenario para el Telescopio Espacial James Webb de la NASA , que se lanzará en 2021, que estudiará el universo en muchas de las mismas longitudes de onda observadas por Spitzer. El espejo primario de Webb es aproximadamente 7.5 veces más grande que el espejo de Spitzer, lo que significa que Webb podrá estudiar muchos de los mismos objetivos en una resolución mucho más alta y objetos mucho más alejados de la Tierra que lo que Spitzer puede observar.

Trece programas de ciencia ya han sido seleccionados para los primeros cinco meses de operaciones de Webb, cuatro de los cuales se basan directamente en las observaciones de Spitzer. Webb ampliará en gran medida el legado iniciado por Spitzer y responderá preguntas que Spitzer solo ha comenzado a investigar.

Montaje del Telescopio Espacial James Webb de la NASA , que se lanzará en 2021.

Fuente:https://www.technology.org/2019/06/14/how-nasas-spitzer-has-stayed-alive-for-so-long/


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *