Las Misiones de Servicio del Telescopio Espacial Hubble: Celebrando 30 años de su puesta en órbita

En abril de 2020 se cumplieron tres décadas de la puesta en órbita del Telescopio Espacial Hubble (HST, por sus siglas en inglés) o Hubble, nombrado así en honor al astrónomo Edwin Hubble quien demostró que el universo está en expansión. El 24 de abril de 1990 desde el Centro Espacial Kennedy, en Cabo Cañaveral, se envió el HST a bordo del Transbordador Espacial Discovery de la NASA, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio. El objetivo era instalar un “observatorio espacial” más allá de la atmósfera terrestre para adquirir fotografías de los astros y otras maravillas del universo como jamás se habían visto. Imágenes que aún nos sorprenden y vemos en los libros de astronomía, portales de ciencia, películas, postales, etcétera. 

Pilares de la Creación
Figura 1. “Los Pilares de la Creación”, una de las imágenes, y mi favorita, tomada por el THS.

El HST se encuentra orbitando a una altura promedio de 600 km de la Tierra. El telescopio obtiene fotografías con una resolución increíble que hizo felices a los astrónomos; ya que la atmósfera limitaba sus observaciones debido a la nubosidad, contaminación luminosa, entre otros factores. Es por ello, puntualizar la importancia de invertir en el desarrollo de un telescopio espacial para saber más de nuestro gran vecindario cósmico que, de forma análoga, al igual que nuestros ojos nos permiten observar el mundo que nos rodea. Pero como cualquier ojo, éste debe cuidarse para ver de manera saludable.

La diferencia del Hubble con respecto a otros telescopios espaciales, era la posibilidad de ser visitado por los astronautas en las llamadas Misiones de Servicio (SM, Servicing Missions). Los objetivos de las SM era dar mantenimiento al equipo, remover instrumentos obsoletos e instalar nuevos y cambiar su posición de órbita para mejorar la capacidad del HST e incrementar su vida útil. Se cumplieron en total cinco misiones de servicio: SM1, SM2, SM3A, SM3B y SM4. Todas las misiones fueron exitosas, quizá la más memorable de todas fue la SM1, porque se salió de todo lo planeado.

Hubble
Figura 2. Ilustración artística por la NASA de la puesta en órbita del HST.

Un mes después de estar en órbita, el HST inicio operación capturando y enviando imágenes un poco borrosas debido a un desperfecto óptico. Aun así, las fotografías no podían ser comparadas con cualquier otras observadas y tomadas desde los telescopios en la Tierra. Los ingenieros de la NASA detectaron que el telescopio capturaba imágenes desenfocadas debido al diseño de uno de los espejos. Se evaluaron muchas opciones para reparar ese desperfecto. Una de ellas era regresar al Hubble a la Tierra, pero se descartó por los costos de operación. Así que se planeó una misión de reparación en el espacio. Algo que la NASA no había intentado antes. La SM1 fue ejecutada por la tripulación a bordo del Transbordador Espacial Endeavour en diciembre de 1993, con una duración de 10 días. La falla fue arreglada con un instrumento para corregir la imagen obtenida llamado Corrective Optics Space Telescope Axial Repacement (Costar) después el HST compartió imágenes tan claras como el cristal. Además, se instalaron otros equipos indispensables como páneles solares y su órbita se elevó por primera vez desde su lanzamiento.

Comparación antes y después de la reparación / NASA
Figura 3. Comparación de la nitidez de la imagen del HST antes y después de la reparación por los astronautas en la SM1.

Una nueva tripulación llevó a cabo la SM2 a bordo del Discovery en febrero de 1997. El Hubble tenía cámaras de primera generación para observar galaxias a distancias lejanas. Sin embargo, debido a la expansión del universo las galaxias lejanas se observan mejor en  luz infrarroja. Durante 10 días, los astronautas instalaron la cámara Near Infrared Camera and Multi-Objetc Spectrometer (Nicmos), y el espectrómetro Space Telescope Imaging Spectograph (STIS). Ambos equipos permiten el análisis de luz infrarroja emitida por las nebulosas dentro de nuestra galaxia y otras galaxias más lejanas.

La tercera misión de servicio fue dividida en dos partes: SM3A y SM3B, después de que dos giroscopios de seis fallaran. Estos instrumentos miden la velocidad de rotación del telescopio y le permiten orientarse y apuntar a sus objetivos. Por tal motivo, el 13 de noviembre de 1999, los controladores del Hubble activaron el modo de operación con baja energía. Por esta acción el HST no tenía visión, pero se mantenía su seguridad. En diciembre de ese año, unos astronautas a bordo del Discovery llevaron a cabo la SM3A. La tarea más importante fue la sustitución de los giroscopios para permitir apuntar con mayor precisión al Hubble. Una vez más el HST superaba todas las expectativas.

En marzo de 2002, durante 10 días, la tripulación a bordo del transbordador Columbia completó la segunda parte de la tercera misión la SM3B. La actividad principal fue instalar un nuevo instrumento científico de última generación denominado Advanced Camera for Surveys (ACS). Un equipo diseñado para hacer catastros astronómicos sobre grandes regiones del universo con un amplio campo de observación y calidad de imagen más nítida. Otras tareas destacadas fueron: la instalación de un sistema de enfriamiento al Nicmos, además de dar mantenimiento a los giroscopios instalados durante la SM3A.

El Hubble en plena reparación - NASA
Figura 4. El Hubble en reparación y colocación de nuevos instrumentos.

La última misión de servicio la SM4 se realizó en mayo de 2009, con una tripulación a bordo del transbordador Atlantis. Se instalaron dos nuevos instrumentos: la Wide Field Camera (WFC) una cámara capaz de proporcionar imágenes en tres amplias regiones del espectro: ultravioleta, visible e infrarrojo; y el Cosmic Origins Spectograph (COS) un espectrómetro exclusivo para observar las galaxias y otros astros en luz ultravioleta. Estos dos instrumentos hacían del observatorio espacial Hubble contar con 100 veces más alcance y resolución que cualquier otro equipo instalado antes. Fue como colocar unas “gafas” al telescopio. Otra actividad destacada fue reparar el ACS y el STIS, que no funcionaban debido a un cortocircuito y una falla en el suministro de potencia, respectivamente. La SM4 fue la culminación de un gran esfuerzo en proporcionar al telescopio una última misión de servicio para alcanzar el final de su vida útil durante los próximos años.

En 2018, superando las expectativas del periodo de funcionamiento del HST, la NASA realizó una misión más sin necesidad de salir al espacio, con la ayuda de una técnica simple: “apagar y prender”. Uno de los giroscopios estaba fallando, lo que ya no era novedad. Para solucionar el problema, los científicos hicieron operar otro giroscopio de respaldo, sin éxito. Los ingenieros decidieron ejecutar un “reinicio” para hacerlo funcionar. Esta instrucción tampoco resolvió el problema, pero fue clave para que los controladores detectarán que la falla era un bloqueó del giroscopio, por lo que realizaron maniobras para cambiar la posición del HST y así volver a funcionar de forma óptima el instrumento.

La imagen titulada
Figura 5. “Arrecife Cósmico”, la última imagen obtenida por el HST el 24 de abril del 2020, llamada así por dos nebulosas que parecen formar un arrecife de coral.

En sus 30 años de vida, el HST ha revolucionado la astronomía y fascinado a las personas. Con 1,4 millones de imágenes capturadas, proporciona datos a los astrónomos y científicos de todo el mundo para realizar artículos científicos o publicaciones a fin de conocer más datos del Cosmos: como su edad de 14 mil millones de años, la energía oscura (evidencia de su expansión), entre otras curiosidades sorprendentes. A pesar de su gran vida útil, el Hubble ya cuenta con un sucesor, el Telescopio Espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés), más grande y con mayor alcance y resolución. Se lanzará en el año 2021 y estará ubicado a más de 1 millón de km de la Tierra, por tanto, será muy difícil realizar misiones de servicio. ¡Larga vida al Telescopio Espacial Hubble! Y a prepararse para deslumbrarse con los  descubrimientos que traerá el  JWST.

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