Esta estructura, llamada Outer Barrel Assembly, rodeará y protegerá al telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA de la luz parásita que podría interferir en sus observaciones. En esta foto, los ingenieros preparan el ensamblaje para las pruebas.(Crédito de la imagen: NASA/Chris Gunn)
La NASA ha sometido recientemente una pieza crucial del Telescopio Espacial Romano -el conjunto de barrilete exterior- a una rigurosa «prueba de giro» diseñada para evaluar su resistencia frente a las intensas fuerzas gravitatorias a las que se enfrentará durante el lanzamiento. Esta prueba, un procedimiento estándar en ingeniería aeroespacial, suele realizarse dentro de una enorme centrifugadora que imita las elevadas condiciones de gravedad de una misión espacial.
Hay mucha expectación en torno a este telescopio de nueva generación, bautizado con el nombre de Nancy Grace Roman, primera astrónoma jefe de la NASA y «madre del telescopio espacial Hubble». Tendrá un campo de visión 100 veces mayor que el del Hubble. El telescopio, conocido abreviadamente como Roman, trabajará junto a otros observatorios espaciales para observar directamente los exoplanetas y los discos de formación planetaria, que actualmente se observan de forma indirecta.
También se utilizará para completar un censo estadístico de los sistemas planetarios de nuestra galaxia, y resolver cuestiones esenciales en los ámbitos de la energía oscura y la astrofísica infrarroja. «El campo de visión mucho mayor de Roman revelará muchos objetos de este tipo desconocidos hasta ahora», afirmó Julie McEnery, científica principal del proyecto Roman en Goddard, en un comunicado de la NASA de 2023. «Y como nunca antes hemos tenido un observatorio como este escaneando el cosmos, podríamos incluso encontrar clases de objetos y eventos completamente nuevos».
El conjunto del barril exterior está diseñado para proteger el telescopio y proporcionar un soporte estructural para otros componentes. «Está diseñado un poco como una casa sobre pilotes», explica Jay Parker, jefe de diseño de producto del conjunto en Goddard, en un comunicado.
La «casa» consta de una carcasa y un anillo de conexión que envolverán el telescopio, protegiéndolo de la luz parásita al tiempo que alberga dispositivos diseñados para mantener una temperatura constante. Esta regulación de la temperatura es crucial porque los materiales utilizados en la construcción del telescopio se dilatan y contraen con las fluctuaciones de temperatura.
La «casa» está formada por un armazón y un anillo de conexión que envuelven el telescopio, lo protegen de la luz parásita y albergan dispositivos diseñados para mantener una temperatura constante. Esta regulación de la temperatura es crucial porque los materiales utilizados en la construcción del telescopio se dilatan y contraen con las fluctuaciones de temperatura. Si la temperatura cambia, los espejos pueden desalinearse, lo que afecta negativamente a la capacidad del telescopio para captar imágenes claras y precisas de objetos celestes lejanos. Al garantizar una temperatura estable, el telescopio puede mantener la integridad de sus espejos y mejorar su rendimiento general.
Para lograr esta estabilidad, los científicos de la NASA construyeron la estructura a partir de un material compuesto de dos tipos de fibras de carbono mezcladas con plástico reforzado, sujetas con herrajes de titanio. Esta elección de materiales es lo suficientemente rígida como para eliminar el riesgo de deformación y, al mismo tiempo, lo suficientemente ligera como para minimizar la carga durante el lanzamiento. Además, la estructura interna de la carcasa presenta un diseño de nido de abeja, que proporciona una estructura fuerte y estabilizadora al tiempo que reduce tanto el uso de materiales como el peso total.
La casa se asienta sobre un conjunto de «zancos», que rodearán el Instrumento de Campo Amplio y el Instrumento Coronógrafo del Telescopio Romano. También actuará como andamio, permitiendo que el Conjunto de Barrilete Exterior se conecte a la nave espacial que llevará el telescopio en órbita. La estructura completa mide 5 metros de alto y 4 metros de ancho.
Una vista del interior del ensamblaje del barril exterior para el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA. Los anillos interiores, llamados deflectores, ayudarán a proteger el espejo primario del observatorio de la luz parásita. (Crédito de la imagen: NASA/Chris Gunn)
«No pudimos probar todo el conjunto del barril exterior en la centrifugadora de una sola pieza porque es demasiado grande para caber en la sala», explica Parker. «Así que probamos la ‘casa’ y los ‘zancos’ por separado».
La centrifugadora en sí es enorme, con un brazo de acero de 272.000 kilos (600.000 libras) que se extiende desde un cojinete giratorio gigante y se extiende por la cámara de pruebas situada en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland. Cuando se hacen girar objetos o incluso astronautas en el extremo de su brazo, la centrifugadora simula una sensación artificial de mayor gravedad.
Para los astronautas, se trata normalmente de una o dos veces la fuerza de gravedad terrestre, medida en Gs (fuerza por unidad de masa). Pero en el caso de los equipos transportados al espacio, como los telescopios, esta fuerza puede ascender a entre 6 y 7 Gs debido a las vibraciones en el compartimento de carga.
Para alcanzar los 7 Gs necesarios, se hicieron girar secciones del conjunto del barril exterior dentro de la centrifugadora hasta 18,4 rotaciones por minuto. Tras el éxito de las pruebas, los científicos de la NASA afirman que ahora volverán a montarlo e integrarlo con los paneles solares y la cubierta de apertura desplegable de Roman a finales de este año.
Los componentes totalmente ensamblados se someterán el año que viene a pruebas de vacío térmico para garantizar que pueden soportar el duro entorno del espacio, así como a pruebas de vibraciones para garantizar que pueden aguantar durante el lanzamiento. A continuación, se integrarán en el resto del observatorio, cuyo lanzamiento está previsto para mayo de 2027.
Los científicos ya están entusiasmados con lo que puede descubrir el telescopio. «Este sondeo romano proporcionará un tesoro de datos que los astrónomos podrán peinar, permitiendo una exploración cósmica más abierta de lo que suele ser posible», afirma McEnery. «Puede que descubramos por casualidad cosas totalmente nuevas que aún no sabemos buscar».
