La proxima visita a la luna

Espectacular animación en 3D realiza por la NASA en donde podemos ver en acción los cohetes Ares V y Ares I que llevarán en su interior el módulo LSAM, capaz de aterrizar en la Luna y el módulo Orion, con capacidad de cuatro a seis tripulantes, respectivamente, en el Proyecto Constelación

Eclipse de otro Mundo

Por primera vez en la historia, una nave espacial de la Tierra ha logrado obtener imágenes en alta resolución de un eclipse solar, mientras se encuentra en órbita alrededor de otro mundo.

El orbitador lunar Kaguya, de Japón, logró realizar la hazaña el 9 de febrero de 2009, cuando el Sol, la Tierra y la Luna se alinearon casi perfectamente. Desde la perspectiva de Kaguya, la Tierra se movió frente al Sol, produciendo un descomunal eclipse con un efecto similar al de un "anillo de diamantes". Haga clic en el fotograma que se muestra abajo para iniciar una película del evento, grabada con la cámara de televisión de alta definición (High Definition TV o HDTV, en idioma inglés) colocada a bordo del orbitador Kaguya:

¡Haga clic para iniciar la película!

La secuencia comienza en total oscuridad. Al principio, el orbitador Kaguya no podía ver el eclipse porque estaba bloqueado por el horizonte lunar: ver diagrama. Pronto, sin embargo, el ángulo de visión mejora y aparece un delgado anillo de luz. Esta es la atmósfera de la Tierra iluminada por el Sol desde atrás. (Dentro de ese anillo, los dormilones terrícolas están experimentando la primera luz del amanecer.) Justo cuando el arco está a punto de unir sus extremos para completar el círculo, ¡bum! Un fragmento del disco solar emerge, llevando el eclipse a un repentino y luminoso final.

Kaguya es la misión a la Luna de mayor envergadura desde el programa Apollo. Enviada al espacio a fines del año 2007, la sonda está compuesta por una nave principal y dos orbitadores más pequeños que trabajan juntos para enviar datos hacia la Tierra, incluso desde el lado opuesto de la Luna. Kaguya cuenta con una batería de 13 instrumentos científicos que son alimentados por 3,5 kilovatios de electricidad, suficientes para encender todas las luces de una casa de gran tamaño en la Tierra. Hasta ahora, la nave ha trazado mapas tridimensionales de la Luna mediante un láser, ha revisado los cráteres de los polos de la Luna en busca de hielo lunar, ha sondeado el campo gravitacional del lado opuesto de la Luna —y mucho más.

Las imágenes del eclipse son un regalo extra. Estrictamente hablando, las cámaras HDTV (tiene dos) no son parte de la cárga útil científica de la misión. Fueron incluidas en la nave con el fin de realizar tareas de divulgación científica —para compartir la visión del orbitador Kaguya con los ciudadanos de Japón. Las transmisiones de la nave, hechas casi en tiempo real y reproducidas por la televisión pública japonesa, gozan de una gran popularidad.

Las cámaras de la nave Kaguya hubiesen sido muy útiles hace cuarenta años.

El 24 de abril de 1967, el vehículo de alunizaje Surveyor 3, de la NASA, fue testigo del momento en el cual la Tierra eclipsó al Sol, desde un cráter en Mare Cognitium (Mar del Conocimiento). Una sola toma de baja calidad, que se muestra a la derecha, da cuenta del evento.

Derecha: Eclipse del Sol fotografiado por el vehículo de alunizaje Surveyor 3, de la NASA, durante la era de las misiones Apollo. [Más información]

En noviembre de 1969, los astronautas de la misión Apollo 12 vieron su propio anillo de diamantes. Fue una "vista maravillosa", dijo Alan Bean, quien se encontraba viajando de regreso a casa desde la Luna junto con sus compañeros de tripulación Pete Conrad y Dick Gordon, cuando la nave voló a través de la sombra de la Tierra. "Nuestro propio planeta [eclipsó] a nuestra propia estrella", se maravillaba. La fotografía del evento, tomada por Bean (haga clic aquí para verla), fue mejor que la obtenida por el Surveyor 3, pero no se compara con el moderno video obtenido por el orbitador Kaguya.

Dentro de algunos meses, la NASA subirá la apuesta con el lanzamiento del Orbitador de Reconocimiento Lunar (Lunar Reconnaissance Orbiter o LRO, en idioma inglés). Dicha sonda lleva su propio conjunto de instrumentos científicos de avanzada, incluyendo una cámara lo suficientemente poderosa como para obtener imágenes de los vehículos de exploración y de otros aparatos dejados sobre la superficie lunar por los astronautas de las misiones Apollo. Ni siquiera el telescopio Hubble ha sido capaz de tomar tales fotografías.

Cuando el LRO llegue a la Luna, se unirá a la nave japonesa Kaguya, a la nave china Chang'e-1 y a la Chandrayaan-1, de India, misiones que ya se encuentran en órbita. Nunca antes se ha reunido a una flotilla internacional tan grande para realizar tareas de investigación en la Luna. Con tantas naves trabajando, es sólo cuestión de tiempo antes de que el eclipse del orbitador Kaguya sea a su vez eclipsado por algo aún más formidable. Para conocer más, permanezca en sintonía.

Reunion y noche de Observación

Una noche de estrellas en el Observatorio Nacional de Llano del Hato, ubicado en el Estado Mérida, Venezuela. Aunque parezca de dia, no lo es pues esa luz es de la luna que empezaba a salir en el horizonte.

Una grieta gigante en el campo magnético de la Tierra

Las cinco sondas espaciales THEMIS, de la NASA, han descubierto una grieta en el campo magnético de la Tierra que es diez veces más grande de lo que anteriormente se pensaba posible. El viento solar puede fluir a través de esta abertura y "cargar" la magnetósfera para que desencadene poderosas tormentas geomagnéticas. Sin embargo, la grieta en sí misma no es la sorpresa más grande. Los investigadores están aún más asombrados por la extraña e inesperada manera en que se ha formado, lo cual da por tierra ideas sobre la física espacial que se han conservado durante mucho tiempo.

"En un principio, no lo creía", dijo el científico del proyecto THEMIS, David Sibeck, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "Este hallazgo altera radicalmente nuestro entendimiento de las interacciones que tienen lugar entre el viento solar y la magnetósfera".

La magnetósfera es una "burbuja" magnética que rodea a la Tierra y que nos protege del viento solar. La exploración de esta burbuja es uno de los objetivos clave de la misión THEMIS, la cual fue lanzada en el mes de febrero de 2007. El gran descubrimiento se produjo el 3 de junio de 2007, cuando de manera accidental las cinco sondas pasaron a través de la grieta, justo cuando ésta se estaba abriendo. Sensores ubicados en las sondas registraron un torrente de partículas de viento solar que se dirigía hacia el interior de la magnetósfera, lo cual indica que se trata de un evento de magnitud e importancia inesperados.

Derecha: Concepto artístico de una de las sondas THEMIS explorando el espacio que rodea a la Tierra. [Más información]

"La abertura era enorme —cuatro veces más amplia que la Tierra misma", dijo el físico espacial Wenhui Li, de la Universidad de New Hampshire, quien ha estado analizando los datos. Jimmy Raeder, colega de Li, y también de New Hampshire, dijo, "10²⁷ partículas por segundo fluían hacia el interior de la magnetósfera —eso es un 1 seguido de 27 ceros. Este tipo de influjo es de un orden de magnitud mayor de lo que creíamos posible".

El evento comenzó con escasa advertencia cuando una gran ráfaga de viento solar arrojó un manojo de campos magnéticos desde el Sol hasta la Tierra. Como un pulpo que enreda sus tentáculos alrededor de una almeja, los campos magnéticos solares se distribuyeron alrededor de la magnetósfera hasta provocar la grieta. La falla se produjo por medio de un proceso conocido como "reconexión magnética". Muy por encima de los polos de la Tierra, campos magnéticos solares y terrestres se acoplan (se reconectan) y forman conductos de flujo para el viento solar. Los conductos sobre el Ártico y la Antártida rápidamente se expandieron; en pocos minutos cubrieron el Ecuador de la Tierra, creando de esta manera la grieta magnética más grande jamás registrada por una sonda espacial en órbita alrededor de la Tierra.

Arriba: Un modelo, realizado por computadora, del flujo del viento solar alrededor del campo magnético de la Tierra, el 3 de junio de 2007. Los colores del fondo representan la densidad del viento solar; el rojo indica alta densidad, el azul indica baja densidad. Las líneas negras trazan los límites externos del campo magnético de la Tierra. Obsérvese la capa de material relativamente denso que indican las puntas de las flechas blancas; ése es el viento solar que penetra en el campo magnético de la Tierra a través de la grieta. Crédito: Jimmy Raeder/UNH. [Imagen ampliada]

El tamaño de la grieta sorprendió a los investigadores. "Hemos visto cosas como esta anteriormente", dijo Raeder, "pero nunca en una escala tan grande. Toda la parte de día de la magnetósfera estaba abierta para el viento solar".

Las circunstancias fueron aún más sorprendentes. Los físicos espaciales han creído durante mucho tiempo que los agujeros en la magnetósfera de la Tierra se crean únicamente como respuesta a campos magnéticos solares que apuntan hacia el Sur. Sin embargo, la gran grieta de junio de 2007 se creó como respuesta a un campo magnético solar que apuntaba hacia el Norte.

"Para alguien inexperto, esto puede sonar como algo sin importancia pero, para un físico del espacio, es de alcances sísmicos", dijo Sibeck. "Cuando comento esto a mis colegas, la mayoría reacciona con escepticismo, como si estuviese tratando de convencerlos de que el Sol sale por el Oeste".

Es por ello que no lo creen: el viento solar presiona la magnetósfera de la Tierra casi directamente por encima del Ecuador, en donde el campo magnético de nuestro planeta apunta hacia el Norte. Suponga entonces que un paquete de magnetismo solar se precipita, y que apunta también hacia el Norte. Los dos campos deberían de reforzarse mutuamente, fortaleciendo las defensas del campo magnético terrestre y cerrando la puerta de entrada al viento solar. En el lenguaje de la física del espacio, un campo magnético solar que apunta hacia el Norte se conoce como un "IMF del Norte" —Northern Interplanetary Magnetic Field o Campo Magnético Interplanetario del Norte, en idioma español— y es sinónimo de ¡escudos arriba!

"Así, imagine nuestra sorpresa cuando al llegar un IMF del Norte, los escudos bajaron en lugar de subir", dijo Sibeck. "Esto le da un giro completo a nuestro entendimiento de las cosas".

De hecho, los eventos "IMF del Norte" en verdad no desencadenan tormentas geomagnéticas, comenta Raeder; sin embargo, sí establecen el escenario propicio para las tormentas a través de la saturación de la magnetósfera con plasma. Una magnetósfera cargada promueve auroras, interrupciones eléctricas y otras perturbaciones que pueden aparecer cuando, por ejemplo, una CME (Coronal Mass Ejection o Eyección de Masa Coronal, en idioma español) llega a la Tierra.

Los próximos años pueden ser especialmente agitados. Raeder explica: "Estamos entrando al Ciclo Solar 24. Por razones que no se comprenden del todo, las CME que tienen lugar en ciclos con numeración par (como 24) tienden a impactar contra la Tierra con una vertiente magnética dominante hacia el Norte. Dicha CME debería de producir una grieta y cargar a la magnetósfera con plasma justo antes de que la tormenta se desarrolle. Es la secuencia perfecta para un evento realmente grande".

Sibeck asiente. "Esto podría dar como resultado tormentas geomagnéticas más fuertes que las que hemos visto durante muchos años.

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El increíble viaje del telescopio espacial James Webb

Telescopio espacial James Webb (JWST, por su sigla en idioma inglés), cuyo lanzamiento está previsto para 2013, ya se encuentra realizando un increíble viaje aquí en la Tierra. Está zigzagueando hacia arriba, hacia abajo y a lo ancho de Estados Unidos. Estas maniobras se realizan con el fin de pulirlo a la perfección para su majestuosa misión espacial.

"Para hallar las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el inicio del universo, las cuales se encuentran a millones, y hasta a miles de millones de años luz de distancia, el espejo del telescopio Webb tiene que ser absolutamente liso", dice Jeff Kegley, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA.

Derecha: Concepto artístico del Telescopio Espacial James Webb.

Para estar listo para el espacio, los 18 segmentos que finalmente formarán el enorme espejo primario del telescopio Webb son transportados en camiones, uno tras otro y de parada en parada a lo largo del país, con el fin de someterlos a un cuidadoso procesamiento y pulido. Los segmentos visitarán siete estados y, algunos de ellos, lo harán varias veces.

Durante la larga odisea, se toman todas las precauciones para asegurar su protección. ¿Cuántos años de mala suerte tendría una persona si rompiese uno de estos espejos?

"Eso es algo que ni mencionamos", ríe Helen Cole, también del Centro Marshall. "Pero, ya hablando en serio, el JWST tiene 3 segmentos de espejos de reserva en caso de que se los necesite como repuesto".

Tracemos el viaje que realiza por tierra un segmento del espejo, desde su áspero comienzo, pasando por el "alisado absoluto", hasta finalmente llegar a la unión con sus 17 hermanos para formar una pieza de 6,5 metros (21 ½ pies) de ancho, con un área total de 25 metros cuadrados (casi 30 yardas cuadradas).

La historia comienza en una mina de berilio del estado de Utah. El berilio es uno de los metales más livianos y será el "relleno" de los espejos del telescopio.

Arriba: La construcción de los espejos del JWST comienza aquí, en una mina de berilio del estado de Utah. Crédito de la fotografía: Brush Wellman, Inc., División de Productos de Berilio [Imagen ampliada]

Los técnicos en Ohio tamizan y purifican el polvo granulado de berilio de Utah hasta alcanzar una calidad óptica extremadamente uniforme para el espejo del telescopio Webb. Luego, vierten el polvo en un recipiente grande y plano, aplican calor y presión y extraen el gas residual para crear un enorme bloque llamado: chapa de espejo. Posteriormente, bañan la chapa con ácido para evaporar cualquier partícula de acero inoxidable que pudiera haber quedado pegada a la chapa cuando fue extraída del recipiente. Después, parten la chapa por la mitad, como si fuera una galleta Oreo, y forman dos placas (¡pero no hay crema en el medio!). Estas dos placas de espejo son las más grandes que jamás se hayan hecho de berilio.

En Alabama, los tabajadores utilizan una máquina para formar una estructura con forma de panal de abejas en la parte trasera de las placas y hacerlas más livianas sin reducir su rigidez. Los bordes moldeados por la máquina miden menos de 1 milímetro de espesor --¡prácticamente son delgados como el papel!

"Este proceso de trabajo a máquina/grabado remueve el 92 por ciento de la masa de las placas", dice Lee Feinberg, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "La masa es crucial al lanzar misiones espaciales".

Posteriormente, una compañía de California desgasta y pule los segmentos hasta alcanzar una forma exacta y muy lisa; después, les hacen pruebas ópticas a temperatura ambiente.

Arriba: Paradas clave en el largo viaje del JWST. No se muestra el espacio. [Imagen ampliada]

Pero el telescopio Webb no operará a temperatura ambiente. El espejo de este telescopio no sólo deberá pasar por un proceso de "alisado absoluto", sino que se someterá al frío absoluto en el espacio. Dado que es un telescopio infrarrojo, el JWST está diseñado para recoger el calor de tenues, e increíblemente lejanas, estrellas y galaxias. Para hacerlo, se lo debe mantener extremadamente frío. El telescopio operará en el espacio a aproximadamente -238 grados Celsius (-396 grados Fahrenheit, 35K).

"El frío extremo puede provocar que las estructuras del telescopio y los espejos cambien de forma, de manera que las pruebas tienen que hacerce aquí en la Tierra bajo condiciones similares de hiper-frío", relata Cole.

Estas pruebas en condiciones super frías se hacen en Alabama. Las Instalaciones Criogénicas y de Rayos X, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, cuentan con una cámara de vacío que puede simular las condiciones increíblemente frías del espacio. Las pruebas en esta cámara revelan incluso las más pequeñas distorsiones que los segmentos del espejo sufren en el frío. Las pruebas proporcionan datos precisos que especifican exactamente cuánto más se debe pulir para compensar con anticipación las posibles distorsiones que puedan ocurrir en el espacio.

Arriba: (Izquierda) Un prototipo de segmento del espejo de berilio del JWST en los Laboratorios Tinsley, en Richmond, California; (Derecha) Prueba del espejo bajo condiciones de bajas temperaturas, similares a las del espacio, en las Instalaciones Criogénicas y de Rayos X, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales. [Imágenes ampliadas: #1, #2]

Una vez que los segmentos del espejo han sido pulidos con precisión, se evapora oro sobre ellos, formando de este modo una capa delgada sobre la superficie lisa del espejo.

"Esta capa de oro es altamente reflectante de las longitudes de onda en las que observará el telescopio Webb, desde el infrarrojo visible hasta el mediano", dice Feinberg.

Los 18 segmentos por fin se reúnen en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. Aquí se los monta en las estructuras que finalmente los sostendrán en posición y les permitirán funcionar como si fueran un único espejo hexagonal gigante. (La estructura del espejo será doblada con su escudo en forma de origami cuando sea el momento de colocarlo en el cohete.) Después, se arma todo el telescopio y se lo sujeta al módulo de instrumentos; luego, se prueban la acústica y la vibración de todo el equipo.

Las pruebas criogénicas finales se realizan en el Centro Espacial Johnson, en la misma cámara de vacío donde se puso a prueba la sonda lunar Apollo.

Posteriormente, se integra el telescopio a la nave y se lo protege del Sol en Northrop Grumman, California. Despegará de Kourou, Guyana Francesa, en un cohete Ariane 5.

¿Ya llegamos? Casi. Sólo faltan 1.500.000 kilómetros (930.000 millas) más...

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