Los ingenieros que trabajan en el telescopio espacial James Webb de la Nasa han procedido con éxito al plegado y embalaje de su parasol para su próximo viaje de un millón y medio de kilómetros que emprenderá a finales de este año.
El parasol, una estructura de cinco capas en forma de diamante del tamaño de una cancha de tenis, fue especialmente diseñado para plegarse alrededor de los dos lados del telescopio y encajar dentro de los límites de su vehículo de lanzamiento, el cohete Ariane 5. Ahora que se completó el plegado en Northrop Grumman en Redondo Beach, California, el parasol permanecerá en esta forma compacta hasta el lanzamiento y los primeros días que el observatorio pasará en el espacio.
Diseñado para proteger la óptica del telescopio de cualquier fuente de calor que pudiera interferir con su vista, el parasol es uno de los componentes más críticos y complejos de Webb. Debido a que Webb es un telescopio infrarrojo, sus espejos y sensores deben mantenerse a temperaturas extremadamente frías para detectar débiles señales de calor de objetos distantes en el universo.
En el espacio, un lado del parasol siempre reflejará la luz y el calor de fondo del Sol, la Tierra y la Luna. Los modelos térmicos muestran que la temperatura máxima de la capa más externa es de 383 Kelvin, o aproximadamente 230º Fahrenheit. Mientras tanto, el otro lado del parasol siempre se enfrentará al espacio profundo, con la capa más fría con una temperatura mínima modelada de 36 Kelvin, o aproximadamente -394º Fahrenheit.
Totalmente desplegado, el parasol del telescopio mide casi 21 x 14 metros. Cuando se guarde dentro del cohete para su lanzamiento, el parasol plegado se empaquetará en un área muy confinada entre otras estructuras del observatorio para acomodar el espacio limitado dentro del carenado del cohete de 5.4 metros de diámetro.
“No hay nada realmente análogo a lo que estamos tratando de lograr con el plegado de un parasol del tamaño de una cancha de tenis, pero es similar a plegar un paracaídas”, dijo Jeff Cheezum, ingeniero principal de diseño de parasoles en Northrop Grumman. “Al igual que un paracaidista necesita su paracaídas plegado correctamente para abrirse perfectamente y regresar con éxito a la Tierra, Webb necesita que su parasol esté perfectamente guardado para asegurarse de que también se abra perfectamente y mantenga su forma, a fin de mantener con éxito el telescopio a la temperatura de funcionamiento requerida”.
El proceso de plegar el parasol, que duró un mes, comenzó colocando las cinco capas lo más planas posible. En su estado desplegado, el parasol se asemeja a un barco plateado de varias capas, por lo que sus superficies intrínsecamente curvas agregaron un grado de complejidad a este paso. Posteriormente, las capas se levantaron verticalmente y se apoyaron en un equipo de soporte especial para que pudieran sujetarse adecuadamente para el plegado. Luego, un equipo de técnicos dobló cuidadosamente cada capa en un patrón en zigzag para crear pilas de membranas en forma de acordeón a ambos lados del telescopio.
La primera capa del parasol tiene 0,005 centímetros de espesor, mientras que las otras cuatro capas tienen solo la mitad. Para el equipo, un desafío implícito fue la delicadeza de doblar capas tan delgadas. El proceso de plegado también tuvo que tener en cuenta componentes como los 90 cables tensores diferentes del parasol, que deben guardarse de una manera específica para garantizar que el parasol se despliegue sin problemas.
Con la finalización exitosa del plegado del parasol, el equipo de ingeniería ha preparado el parasol para su complejo despliegue en el espacio. El parasol se desplegará al final de la primera semana del telescopio en el espacio después del lanzamiento, extendiéndose a su tamaño completo y luego separando y tensionando cada una de sus cinco capas. Las pruebas para este procedimiento de despliegue y tensión se completaron por última vez en la Tierra en diciembre de 2020.
“Piense en ello al revés; queremos que el parasol desplegado alcance una forma específica para que obtengamos el rendimiento que necesitamos. Todo el proceso de plegado se diseñó teniendo eso en cuenta. Tenemos que plegarlo limpia y cuidadosamente de la misma manera cada vez, para asegurarnos de que el despliegue se produzca exactamente como queremos”, dijo James Cooper, ingeniero principal de parasoles en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la Nasa en Greenbelt, Maryland.
Por ejemplo, uno de los aspectos más intrincados del proceso de plegado consistió en alinear las pilas de membranas. Cada una de las capas del parasol tiene cientos de orificios intencionales, que están dispuestos deliberadamente para evitar que la luz y el calor pasen a los elementos ópticos del telescopio cuando el parasol está completamente desplegado. Estos orificios se deben alinear durante el plegado para que los técnicos de Webb puedan insertar “pasadores” a través de los orificios en cada pila de membranas. Los 107 “pines”, o dispositivos de liberación de membrana, ayudarán a restringir las capas para el lanzamiento, pero se liberarán para desplegar el parasol una vez que el telescopio esté en el espacio.
“Es un proceso muy metódico que usamos para asegurarnos de que todo esté alineado correctamente”, dijo Marc Roth, líder de ingeniería mecánica en Northrop Grumman. “Nuestro equipo ha pasado por múltiples ciclos de capacitación y hemos implementado muchas lecciones aprendidas de las ocasiones anteriores en las que hicimos este proceso, todo culminando en este último pliegue del parasol”.
Durante los próximos tres meses, los ingenieros y técnicos terminarán de guardar y asegurar el parasol empaquetado. Este proceso implicará la instalación de los dispositivos de liberación de la membrana, el aparejo y la sujeción de todos los cables del parasol y el almacenamiento de las cubiertas para las membranas del parasol. También incluirá guardar los dos “brazos” del parasol, los conjuntos de brazo medio, que extenderán horizontalmente el parasol hacia afuera durante el despliegue, así como guardar las dos estructuras de paletas que mantienen el parasol en su lugar.
El observatorio también se someterá a un despliegue de espejo final antes de ser enviado a su sitio de lanzamiento desde Kourou, en la Guayana Francesa.
El telescopio espacial James Webb será el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo cuando se lance este año. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, verá más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo. Webb es un programa internacional dirigido por la Nasa con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
