El telescopio ¡®Hubble¡¯ pierde el equilibrio

Hace a?os se puso de moda, en los partidos de f¨²tbol o baloncesto, apuntar a los jugadores con un l¨¢ser. Habr¨¢n visto im¨¢genes de la cara del delantero que iba a tirar un penalti, asediada con puntos verdes de los graciosillos de turno. Tomo este ejemplo, que me alegro de que ya no sea tan frecuente, para explicar c¨®mo funciona el telescopio espacial Hubble. O m¨¢s bien c¨®mo funcionaba, ya que acabamos de entrar en una nueva era para esta maravilla tecnol¨®gica que nos ha acercado el universo a nuestras pantallas y nuestras vidas durante tres d¨¦cadas, pero que ya no podr¨¢ hacerlo igual.

Imaginen al energ¨²meno de turno con su l¨¢ser dirigido a la cara del jugador. Si tuviera un pulso perfecto, podr¨ªa mantener ese l¨¢ser apuntando exactamente al mismo sitio y solo ver¨ªamos un punto verde, no un destello movi¨¦ndose sin parar en la cara del delantero. Ahora imaginen que el que apunta con el l¨¢ser tiene un pulso perfecto y deja el punto del l¨¢ser clavado, pero que se empieza a mover. Y lo hace a la friolera de 7 kil¨®metros por segundo, 25.200 kil¨®metros por hora, que es el doble de la velocidad que alcanza el avi¨®n m¨¢s r¨¢pido, el X-43, que alcanza Mach 9,6. ?C¨®mo podr¨ªamos seguir apuntando el l¨¢ser con exquisita precisi¨®n a la cara del futbolista a esa velocidad? ?Y c¨®mo podr¨ªamos hacer lo mismo si apunt¨¢ramos no ya a un futbolista a unas cuantas decenas de metros sino a una moneda a unos cientos de kil¨®metros? ?Y qu¨¦ ser¨ªa necesario para seguir poder pasar de apuntar a una moneda situada enfrente de nosotros a otra a nuestras espaldas? Pues eso es lo que hace el Hubble: apuntar a una zona del cielo durante minutos y cambiar r¨¢pidamente a otra zona con una precisi¨®n exquisita, pese a moverse a una velocidad tremenda.

El magn¨ªfico apuntado del Hubble se consigue con una tecnolog¨ªa que se basa en una de las m¨¢s fant¨¢sticas leyes de la f¨ªsica, la conservaci¨®n del momento angular, que lo mismo te ayuda a formar planetas que te permite estudiar las galaxias m¨¢s lejanas o explicar el movimiento de una peonza. La conservaci¨®n del momento angular est¨¢ detr¨¢s del uso para orientar y estabilizar telescopios de los llamados gir¨®scopos, se usan adem¨¢s en otros aparatos que navegan por los cielos o el espacio exterior.

Volviendo a nuestro ejemplo de la persona apuntando con un l¨¢ser a una moneda a una distancia de cientos de kil¨®metros, un gir¨®scopo (o un sistema de ellos) controlando el l¨¢ser permitir¨ªa mantener la alineaci¨®n de manera continua y estable incluso si la persona se estuviera moviendo con los ojos cerrados, el gir¨®scopo informar¨ªa de hacia d¨®nde cambiar el apuntado del l¨¢ser para mantenerlo fijo en el blanco. No entrar¨¦ en detalles f¨ªsicos, que admito que estos asuntos del momento angular cuestan, solo dir¨¦ que con un sistema girosc¨®pico se puede inferir la velocidad y direcci¨®n con la que maniobra un avi¨®n o un telescopio espacial.

Seg¨²n el dise?o original del telescopio espacial Hubble, se necesitan tres gir¨®scopos para que opere normalmente en el espacio. Cada uno tiene un eje de giro diferente, y cuando el observatorio vira para apuntar a una u otra zona del cielo antes de tomar datos, los gir¨®scopos informan con precisi¨®n de c¨®mo lo debe hacer. Este instrumento de navegaci¨®n es tan importante que cuando se lanz¨®, el Hubble contaba con seis gir¨®scopos, como posible reemplazo en previsi¨®n del fallo de alguno de los tres necesarios para operar de manera nominal. Durante la vida del Hubble, los gir¨®scopos se han ido reemplazando cada cierto tiempo, la ¨²ltima vez en 2009, dos a?os antes de que los transbordadores espaciales, que realizaban estos trabajos de arreglo del Hubble, volaran por ¨²ltima vez.

Y aqu¨ª est¨¢ el problema. Me dec¨ªa mi primo hace poco que si no hab¨ªa notado la cercan¨ªa de la cincuentena, que a ¨¦l le dol¨ªan cada vez m¨¢s cosas. La cuesti¨®n es que no duela algo demasiado esencial e irreparable. Al Hubble, despu¨¦s de 34 a?os desde su lanzamiento, le duelen ya bastantes componentes, los gir¨®scopos son de los m¨¢s importantes, y ya no podemos ir all¨ª y arreglar nada. Los seis gir¨®scopos que ten¨ªa han ido fallando desde esa ¨²ltima revisi¨®n de hace 15 a?os. El ¨²ltimo que fall¨® lo hizo el 24 de mayo de este a?o, dejando al Hubble con solo dos operativos. Siendo precavidos, se decidi¨® dejar uno de ellos apagado y operar solo con el otro.

El modo de operaci¨®n con un gir¨®scopo, como se conoce ahora el estado del Hubble, no sale gratis. El telescopio no puede cambiar de orientaci¨®n muy r¨¢pido. Eso significa que si en alg¨²n momento est¨¢ observando un astro en una zona del cielo, la siguiente observaci¨®n no puede estar en otra zona lejana, eso podr¨ªa llevar a perder la informaci¨®n sobre c¨®mo est¨¢ orientado el observatorio y, por ejemplo, perder la comunicaci¨®n con ¨¦l. Esto degrada la eficiencia del telescopio, se pierde m¨¢s tiempo al no poder optimizar c¨®mo se va moviendo para aprovechar el tiempo al m¨¢ximo. Aunque no sea lo principal, hay que pensar que el Hubble cuesta 100 millones de d¨®lares al a?o, lo suyo es obtener el m¨¢ximo rendimiento cient¨ªfico de ese gasto. Midiendo ese cambio de eficiencia en dinero, la degradaci¨®n del sistema de navegaci¨®n nos hace perder ahora unos 12 millones de d¨®lares al a?o. De igual manera, no se puede ya observar un objeto que se mueve muy r¨¢pido, que solo puede ser un objeto del Sistema Solar, por ejemplo, un asteroide en una ¨®rbita m¨¢s cercana que la de Marte.

Pero el telescopio puede seguir operando, a base de una m¨¢s complicada combinaci¨®n de la informaci¨®n que proporciona el gir¨®scopo junto con otros instrumentos que proporcionan datos de posicionamiento con respecto a alguna referencia. Uno de estos instrumentos es el sensor solar, que intenta localizar la posici¨®n del Sol en cada momento, aun cuando el Hubble siempre debe mantener el Sol ¡°a su espalda¡±, no puede apuntar m¨¢s cerca de 50? de la estrella, se freir¨ªa. Otro instrumento es el magnet¨®metro, que no es otra cosa que una br¨²jula bastante precisa que da informaci¨®n de la orientaci¨®n con respecto al campo magn¨¦tico terrestre. Y, finalmente, la orientaci¨®n del Hubble puede afinarse observando estrellas. Pero las que sirven para este cometido no pueden ser demasiado d¨¦biles, as¨ª que tampoco hay tantas como para que este m¨¦todo sea muy efectivo, aunque s¨ª dan la informaci¨®n final necesaria para que el observatorio gire donde debe, y luego sea capaz de mantener la orientaci¨®n incluso cuando se va moviendo alrededor de la Tierra a raz¨®n de una vuelta cada 95 minutos.

?Qu¨¦ puede pasar en el futuro? Los c¨¢lculos dicen que manteniendo el Hubble operativo con solo un gir¨®scopo, y contando con que hay uno para reemplazarlo, el telescopio puede estar activo unos diez a?os m¨¢s. Al menos, las probabilidades de que no se estropeen los dos en ese tiempo es de un 70%. Pero los gajes del oficio no nos dejan tranquilos,

Aparte de los gir¨®scopos, el Hubble tiene m¨¢s problemas para mantenerse activo, empezando porque se va cayendo poco a poco hacia la Tierra. Ya hay varios proyectos en marcha desde hace a?os para realizarle una revisi¨®n completa al Hubble y empujarlo hacia arriba, pero esa es otra historia, lo dejamos aqu¨ª por hoy deseando larga vida a los gir¨®scopos del telescopio espacial m¨¢s famoso que existe desde hace d¨¦cadas.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico, sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, y Eva Villaver, Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Espa?ola, y profesora de Investigaci¨®n del Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias.

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