L’espanyol que va participar en el llançament del telescopi Webb: «Veurem la infància de l’univers»

Alejandro Rivera, enginyer de Gijón nacionalitzat nord-americà, treballa per al Goddard Space Flight Center de la NASA des de fa 22 anys i és el responsable de l’anàlisi dinàmica de la separació del telescopi del coet Ariane que el dia de Nadal el va llançar a l’espai. El seu paper ha sigut determinant en la construcció d’aquest observatori, que té un escut solar de la mida aproximada d’un camp de tennis i que va haver de ser minuciosament plegat, imitant la tècnica japonesa de l’origami, per poder ser introduït al coet llançadora. El desplegament del James Webb en els pròxims dies serà una altra proesa tecnològica.

Alejandro Rivera, que ja havia treballat en la reparació del telescopi Hubble –que ens va permetre, per exemple, descobrir nombrosos planetes més enllà del nostre sistema solar en zones potencialment habitables– va seguir dissabte el llançament del telescopi James Webb des del centre d’operacions de la missió a Baltimore (EUA). Se li va accelerar el pols quan l’Ariane es va separar del telescopi. «Va ser el primer moment delicat de la missió», explica. A continuació, en aquestes dues pàgines, Rivera resumeix les claus d’aquest històric projecte d’exploració espacial en el qual estan implicades les agències espacials europea, canadenca i la NASA nord-americana.

Els orígens. «Treballo com a enginyer d’anàlisi de les estructures desplegables i mecanismes espacials en el telescopi espacial James Webb (JWST, per les sigles en anglès). Vaig entrar en el projecte el 2013 per ajudar a resoldre un dels reptes tècnics més importants d’aquell moment: el mecanisme de subjecció i separació que durant el llançament ‘lliga’ en quatre punts el mòdul òptic i d’instruments científics a la part superior del mòdul de control. A causa de la gran massa i la inèrcia, aquest mecanisme ha de suportar unes tensions molt fortes durant el llançament i el 2013 no n’hi havia cap que complís els requisits. A més d’ajudar a resoldre aquest problema, soc responsable per part de la NASA de l’anàlisi dinàmica dels 4 desplegaments principals del mòdul òptic i d’instruments: en primer lloc, la torre desplegable que eleva el mòdul òptic i d’instruments científics a una distància d’un metre per proporcionar separació física i tèrmica amb el «bus» o mòdul de control; en segon lloc, el desplegament de l’estructura de suport del mirall secundari (SMSS), amb forma de trípode, que col·loca el mirall secundari en la posició adequada perquè reflecteixi la llum recollida pel mirall principal i l’enviï als instruments científics; en tercer lloc, el desplegament de radiador ADIR, que té com a objectiu proporcionar refredament passiu als instruments mitjançant radiació a l’espai i, finalment, les dues ‘ales’ als laterals del mirall primari, que es despleguen per completar el mirall i la part òptica del telescopi».

Catorze dies de terror. «Durant les dues setmanes posteriors al llançament, el telescopi comença a desplegar cada un dels seus components. Aquesta sèrie de desplegaments mai s’havia fet a una escala tan gran i de tanta complexitat. És un dels processos més complicats i crítics de tota la missió, ja que si els desplegaments i separacions no es produeixen de manera adequada podria causar efectes molt perjudicials per a la missió científica. En les pròximes dues setmanes dormiré molt poc».

Un telescopi plegat com un origami. «El telescopi està dissenyat per mirar uns 13.500 milions d’anys enrere per veure les primeres estrelles i galàxies que es van formar en l’univers i per mirar dins dels núvols de pols estel·lar a fi d’estudiar la formació d’estrelles i planetes. Per fer això necessita un mirall primari molt més gran que el del Hubble (2,5 vegades més gran en diàmetre, aproximadament 6 vegades més gran en àrea) i que li doni més capacitat de recol·lecció de llum. Un mirall principal de 6.5 metres no entra al con superior del coet, igual que tampoc hi entra el para-sol que té la mida equivalent a una pista de tennis. Per això el telescopi va haver d’anar plegat al con superior del coet, de 5 metres de diàmetre, com un origami. Un cop a l’espai, es desplega. Aquest és un dels reptes tecnològics més grans de la missió. Mai en la història s’havia fet res a aquesta escala».

Una meravella tecnològica. El JWST és una de les maquines més fascinants que han existit en la història de la humanitat i una de les més complexes que s’han construït mai. Va requerir el desenvolupament de tecnologies que ni tan sols existien quan es va començar a construir. Han de funcionar centenars de mecanismes i no ha de fallar res. S’han de produir multitud de desplegaments de manera perfecta. El para-sol té 5 capes i cada una s’ha d’estendre i tensar de manera adequada, això mai s’havia fet. Els miralls s’han d’alinear amb una precisió absoluta. Com que és un telescopi infraroig, ha d’operar a temperatures criogèniques menors de 50 graus kelvin (-223 graus centígrads). Els instruments òptics a bord són dels més sofisticats en la història de l’astronomia espacial. Per si no n’hi hagués prou, tan sols tenim un intent perquè, a diferència del telescopi Hubble, el JWST no ha sigut dissenyat per ser reparat. I la naturalesa de l’entorn de l’espai, que té radiació electromagnètica, microgravetat, radiació atòmica de partícules i sobretot temperatures extremes, fa que tot sigui més difícil».

Molt més potent que el Hubble. «El telescopi espacial James Webb és un gran observatori espacial optimitzat per a longituds d’ones infraroges que complementarà i ampliarà els descobriments del telescopi espacial Hubble. Cobrirà longituds d’ones de llum més llargues que el Hubble i tindrà una sensibilitat molt millorada. Les longituds d’ones més llargues permeten que el Webb pugui mirar més enrere en el temps per veure les primeres galàxies que es van formar en l’univers i mirar dins dels núvols de pols on les estrelles i els sistemes planetaris s’estan formant ara mateix. Per aconseguir aquests objectius es necessita un mirall primari molt més gran que el del Hubble (2.5 vegades més gran en diàmetre, aproximadament 6 vegades més gran en àrea) que li doni més capacitat de recol·lecció de llum. També tindrà instruments infrarojos amb una cobertura de longitud d’ona més llarga i una sensibilitat molt millorada en comparació amb el Hubble. Finalment, el JWST operarà molt més lluny de la Terra, mantenint la seva temperatura d’operació extremadament freda, fixant-se en els seus objectius astronòmics de forma més estable i amb més eficiència d’observació que amb el Hubble en òrbita terrestre».

El caçador de la primera llum: apostar a l’infraroig. «La llum de les primeres estrelles ha estat viatjant en un univers que s’està expandint i per tant, com més lluny mirem, els objectes més ràpid s’allunyen de nosaltres, desplaçant la llum cap a la longitud d’ona infraroja. A l’observar l’univers en longituds d’ones infraroges, el JWST ens mostrarà coses que mai havia vist cap altre telescopi. Només en longituds d’ones infraroges podem veure la formació de les primeres estrelles i galàxies després del big bang. Amb la llum infraroja podem veure les estrelles i els sistemes planetaris que es formen dins dels núvols de pols, que són opacs a la llum visible».

La màquina del temps: una mirada al passat més passat. «La llum del sol tarda 8 minuts i 20 segons a arribar a la Terra. Per tant, quan mirem al sol el veiem tal com era 8 minuts i 20 segons abans. La llum de la galàxia NGC 174 tarda una mitjana de 159 milions d’anys a arribar a la Terra, així que si la mirem pel telescopi la veurem tal com era quan la Terra encara estava habitada per dinosaures al Juràssic. Si extrapolem això i construïm un telescopi capaç de captar llum emesa fa 13.500 milions d’anys, podrem veure com era l’univers en la seva infància, quan es van formar les primeres estrelles, uns 300 milions d’anys després del big bang».

Notícies relacionades

Les pluges tornen a partir de demà i podrien ser copioses

La concertada catalana, la més cara i menys finançada

Les quatre missions del nou observador. «El telescopi Webb té quatre metes científiques: primer, buscar les primeres galàxies que es van formar després del big bang; segon, observar la formació d’estrelles des dels seus inicis fins a la formació de sistemes planetaris; tercer, determinar com les galàxies evolucionen des de la seva formació fins al present. Finalment, el telescopi James Webb també intentarà mesurar les propietats físiques i químiques de sistemes planetaris i investigar el potencial de vida en aquests sistemes».

Una nova mirada al cosmos. «Jo espero que ens aporti una nova mirada a l’univers. Sens dubte, té el potencial per fer-ho. Actualment, l’època de la formació de les galàxies està completament oculta a la nostra vista i encara no hem observat com ni quan es van formar les galàxies. Tenim molt a aprendre sobre com les galàxies van obtenir forats negres supermassius als seus centres i realment no sabem si els forats negres van provocar la formació de les galàxies o viceversa. No podem veure l’interior dels núvols de pols amb alta resolució, on les estrelles i els planetes estan naixent a prop, però el telescopi JWST sí que ho podrà fer. No sabem quants sistemes planetaris podrien ser hospitalaris per a la vida, però el nou telescopi podria dir si alguns planetes similars a la Terra tenen prou aigua per contenir oceans. No sabem gaire sobre la matèria fosca i l’energia fosca, però esperem aprendre més sobre on és ara la matèria fosca i esperem conèixer la història de l’acceleració de l’univers, atribuïda a l’energia fosca».