Los astrónomos siempre están buscando la próxima gran cosa. Esta semana, en una reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense, los investigadores llenaron una sala de conferencias en la que solo se podía estar de pie para escuchar acerca de un sucesor del JWST, el telescopio espacial de 6,5 metros que comenzó a operar el año pasado. Con el éxito del JWST, la NASA ahora está planeando un telescopio óptico que sería tan grande como el JWST y tendría un gran objetivo nuevo: buscar signos de vida en planetas similares a la Tierra, quizás a principios de la década de 2040.
Mark Clampin, director de la división de astrofísica de la NASA, dijo a la audiencia que se ha resuelto poco sobre el telescopio. Pero lo que dijo los atormentó: el telescopio, como el JWST, se ubicará en L2, un punto de equilibrio gravitacional a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. A diferencia de JWST, estará diseñado para mantenimiento y actualizaciones robóticas, lo que podría permitirle operar durante décadas y mejorar con el tiempo. Sin un presupuesto dedicado, Clampin dice que aún no puede avanzar mucho en el diseño y la tecnología. Pero tiene un nombre de trabajo para el telescopio: el Observatorio de Mundos Habitables (HWO).
“Estoy muy, muy emocionado de ver que realmente suceda”, dice John O’Meara, científico jefe del Observatorio WM Keck. “La capacidad de servicio será enorme”, dice Aki Roberge del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Esencialmente crea un «observatorio en la cima de la montaña en L2», dice ella. Al igual que un telescopio en la Tierra, los espejos y la estructura pueden permanecer mientras se intercambian instrumentos cada vez más sofisticados. “Son los instrumentos los que marcan la diferencia”, dice ella.
El HWO no será el próximo telescopio espacial insignia de la NASA después del JWST. La agencia planea lanzar en 2027 el Observatorio Romano Nancy Grace, un telescopio de sondeo de 2,4 metros que buscará energía oscura y exoplanetas. Pero con el HWO, la NASA está cumpliendo con la máxima prioridad de la encuesta decadal de la astronomía, una lista de deseos dirigida por la comunidad que guía a las agencias de financiación y a los legisladores. El informe final de la encuesta, publicado en noviembre de 2021, pidió a la NASA resucitar su programa Grandes Observatorios, que lanzó el Telescopio Espacial Hubble y varios otros en la década de 1990 y principios de la de 2000. El informe dice que un telescopio de 6 metros de 11.000 millones de dólares, sensible a las longitudes de onda ultravioleta, óptica e infrarroja cercana, debería dar inicio al nuevo programa de Grandes Observatorios. Especificó que el telescopio, además de hacer astrofísica general, debe ser capaz de detectar signos de vida en 25 exoplanetas similares a la Tierra cercanos, el mínimo necesario para confirmar estadísticamente si la vida es común en la Galaxia.
La NASA había propuesto a la encuesta decadal varias opciones para esta próxima gran cosa en el espacio, pero el informe decadal requería algo entre dos de las propuestas de la NASA, HabEx y LUVOIR. HabEx se habría basado en un espejo monolítico de 4 metros, así como en una pantalla estelar robótica, flotando a más de 100.000 kilómetros de distancia, para bloquear la luz de la estrella de un exoplaneta y poder ver el planeta. LUVOIR, tan grande como 15 metros de ancho en una configuración, fue diseñado más como un observatorio multipropósito y se basaría en la tecnología de espejo segmentado de JWST. Aunque los espejos segmentados no pueden producir imágenes tan nítidas como las de los espejos monolíticos, se pueden plegar, lo que permite colocar un telescopio mucho más grande en el carenado de un cohete.
Como se describe, el HWO «no contiene tecnología que no se haya pensado ya para HabEx o LUVOIR», dice Scott Gaudi de la Universidad Estatal de Ohio, Columbus, uno de los diseñadores de HabEx. Pero Clampin dijo que la agencia adoptará un enfoque conservador hacia el HWO, para evitar los sobrecostos y los retrasos que plagaron a JWST. Ese proyecto requería muchas tecnologías no probadas, cuyo refinamiento tomó más tiempo de lo esperado. Para el nuevo telescopio, la NASA aprovechará tecnologías ya desarrolladas o en desarrollo, incluidos espejos segmentados como el que se usa en JWST y el coronógrafo del observatorio romano, un dispositivo óptico dentro del telescopio que bloquea la luz de una estrella para que los exoplanetas se desvanezcan. cerca se puede ver. También establecerá un Programa de maduración de tecnología de grandes observatorios (GOMaP) para refinar esas tecnologías para el HWO y hacer un trabajo de preparación similar para los grandes observatorios posteriores.
Por ejemplo, debido a que el HWO funcionará con luz óptica, que tiene longitudes de onda más cortas que la luz infrarroja que captura el JWST, el HWO necesitará un control mucho más estricto sobre la forma del espejo. Deberá tener una forma perfecta hasta un nivel de 1 picómetro, una millonésima de una millonésima de 1 metro, en comparación con las billonésimas de metro para JWST. El HWO también tendrá que mejorar el coronógrafo del telescopio romano, que puede bloquear la luz de una estrella 100 millones de veces más brillante que su planeta. El coronógrafo del HWO deberá hacer frente a estrellas que son 10 mil millones de veces más brillantes. Una clave será suprimir la luz parásita, lo que puede requerir un deflector cilíndrico alrededor del HWO, similar al que rodea al telescopio Hubble. Eso protegería su espejo de micrometeoritos como los que ya han golpeado a JWST. Cada hoyo en el espejo debido al impacto de un meteorito provoca luz parásita.
Algunos astrónomos argumentan que un espejo monolítico, que tiene menos bordes que uno segmentado, dispersaría menos luz, lo que podría empujar a la NASA hacia un diseño más parecido a HabEx. Pero Clampin dice que investigaciones recientes sugieren que los coronógrafos también pueden funcionar con espejos segmentados. “Ninguno de estos son problemas imposibles”, dice O’Meara, quien fue miembro del equipo de LUVOIR. Prefiere un diseño segmentado, que permite a los ingenieros hacer el espejo más grande si la ciencia lo requiere, sin encontrarse con las limitaciones de espacio de un carenado de cohete.
Hacer posible enviar misiones de servicio y reparación a un telescopio insignia también marca un cambio para la NASA. El telescopio Hubble fue reparado, a un costo enorme, por los astronautas del transbordador espacial en órbita terrestre baja. Las futuras misiones, dice Clampin, explotarán la riqueza de las empresas privadas que están desarrollando robots para ayudar a dar servicio al programa Artemis de exploración lunar de la NASA. “El servicio robótico es parte de la arquitectura y la filosofía” del HWO, dice, y agrega que la distancia adicional de L2 “no es un gran desafío”. Además de extender la vida útil de una misión mediante la instalación de nuevos instrumentos, como se hizo con el Hubble, el servicio también permite flexibilidad en el desarrollo. Si, por ejemplo, resultó difícil preparar un instrumento para el lanzamiento, podría agregarse más tarde. Extender la vida de una misión también se ve bien para los financiadores. “Lo hace más aceptable para el Congreso”, dice O’Meara.
El Congreso es quizás el primer gran desafío de Clampin. El mes pasado, los legisladores asignaron $1,510 millones a la astrofísica de la NASA para este año, una disminución del 4 % con respecto al año anterior. La astrofísica fue la única de las cuatro divisiones científicas de la NASA que perdió fondos. Sin fondos para iniciar GOMaP, Clampin está reutilizando algunos fondos de desarrollo tecnológico existentes para apoyar pequeños estudios de las ventajas y desventajas de diferentes diseños. Después de eso, dice, “trabajará con las partes interesadas para alinear la financiación”. Esa es una forma educada de decir que para que el HWO tenga éxito, la NASA y la comunidad astronómica necesitan que el Congreso se sume a la idea.
