Representación del telescopio espacial James Webb. Foto: NASA
Informáticos e ingenieros de la NASA han creado y probado con éxito con conjunto de algoritmos y softwares diseñados para permitir que los 19 espejos que forman parte del telescopio espacial James Webb, que será el sucesor del Hubble, funcionen como un único y potente telescopio. Además de la NASA, en el proyecto participa la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA)
Este telescopio tendrá la misión de encontrar las primeras galaxias que se formaron en el universo más joven, hace centenares de millones de años, conectando así el Big Bang con la Vía Láctea. El James Webb intentará vislumbrar algo a través de nubes de polvo para ver estrellas de sistemas planetarios que estén todavía en su fase de formación y que hasta ahora no se podían ver con claridad.
Debido a la combinación entre el oscurecimiento causado por las nubes de polvo interestelar y las bajas temperaturas de muchos de los objetos que tendrá que estudiar este telescopio, se verá obligado que operar a longitudes de onda infrarrojas. Para ello estará dotado con instrumentos para observar en la gama infrarroja del espectro electromagnético.
Después de su lanzamiento, previsto que sea en 2013 y a bordo del cohete europeo Ariane R5, el James Webb se alejará de la Tierra 1,5 millones de kilómetros (más lejos que su antecesor). A partir de entonces, la orientación de los 18 segmentos del espejo primario y la posición del espejo secundario tendrán que ser reajustadas periódicamente para que su trabajo sea fructífero.
Para hacer esta labor clave, los informáticos de la NASA han creado una serie de algoritmos, cuyo trabajo conforma un proceso al que han llamado “Wavefront Sensing and Control” (WSFC). Mediante este proceso, el software que estará a bordo del telescopio calculará la posición óptima de cada uno de los 19 espejos y después corregirá su posición si fuera necesaria.
En concreto, está previsto que el software lleve a cabo una revisión del alineamiento de los espejos cada catorce días.
Superficie pulida
Los 18 segmentos del espejo primario cubren un total de 25 metros cuadrados con un diámetro de 6,5 metros, tres veces más que el Hubble. Cada uno de esos segmentos tiene aspecto hexagonal, unos 1,3 metros de diámetro y pesa 20 kg. El espejo completo tendrá más de nueve veces la capacidad de recolección de luz que el actual Hubble, a pesar de que pesará la mitad que su espejo. Cada segmento será rebajado y pulido, de manera que, a lo largo de los próximos cuatro años, puedan ir siendo montados en la estructura que los mantendrá unidos.
“El trabajo de este software es fundamental porque estos 18 segmentos queden alineados en una posición en la que puedan actuar como una superficie única perfectamente pulida y, al mismo tiempo, que el espejo secundario quede colocado adecuadamente respecto a los otros”, afirma Bill Hyaden, ingeniero de sistemas en el centro Goddard, en un comunicado. “Esto permitirá a los científicos focalizar claramente cualquier objeto tenue imposible de ver hasta ahora”.
El sistema WSFC se pone a trabajar cuando el telescopio toma imágenes digitales de una estrella. En ese momento, los algoritmos matemáticos calculan los ajustes necesarios en el telescopio para focalizar correctamente esa imagen estelar.
Cuando los espejos individuales está alineados correctamente, el James Webb podrá obtener imágenes extraordinariamente nítidas y detectar galaxias distantes.
Este telescopio tendrá la misión de encontrar las primeras galaxias que se formaron en el universo más joven, hace centenares de millones de años, conectando así el Big Bang con la Vía Láctea. El James Webb intentará vislumbrar algo a través de nubes de polvo para ver estrellas de sistemas planetarios que estén todavía en su fase de formación y que hasta ahora no se podían ver con claridad.
Debido a la combinación entre el oscurecimiento causado por las nubes de polvo interestelar y las bajas temperaturas de muchos de los objetos que tendrá que estudiar este telescopio, se verá obligado que operar a longitudes de onda infrarrojas. Para ello estará dotado con instrumentos para observar en la gama infrarroja del espectro electromagnético.
Después de su lanzamiento, previsto que sea en 2013 y a bordo del cohete europeo Ariane R5, el James Webb se alejará de la Tierra 1,5 millones de kilómetros (más lejos que su antecesor). A partir de entonces, la orientación de los 18 segmentos del espejo primario y la posición del espejo secundario tendrán que ser reajustadas periódicamente para que su trabajo sea fructífero.
Para hacer esta labor clave, los informáticos de la NASA han creado una serie de algoritmos, cuyo trabajo conforma un proceso al que han llamado “Wavefront Sensing and Control” (WSFC). Mediante este proceso, el software que estará a bordo del telescopio calculará la posición óptima de cada uno de los 19 espejos y después corregirá su posición si fuera necesaria.
En concreto, está previsto que el software lleve a cabo una revisión del alineamiento de los espejos cada catorce días.
Superficie pulida
Los 18 segmentos del espejo primario cubren un total de 25 metros cuadrados con un diámetro de 6,5 metros, tres veces más que el Hubble. Cada uno de esos segmentos tiene aspecto hexagonal, unos 1,3 metros de diámetro y pesa 20 kg. El espejo completo tendrá más de nueve veces la capacidad de recolección de luz que el actual Hubble, a pesar de que pesará la mitad que su espejo. Cada segmento será rebajado y pulido, de manera que, a lo largo de los próximos cuatro años, puedan ir siendo montados en la estructura que los mantendrá unidos.
“El trabajo de este software es fundamental porque estos 18 segmentos queden alineados en una posición en la que puedan actuar como una superficie única perfectamente pulida y, al mismo tiempo, que el espejo secundario quede colocado adecuadamente respecto a los otros”, afirma Bill Hyaden, ingeniero de sistemas en el centro Goddard, en un comunicado. “Esto permitirá a los científicos focalizar claramente cualquier objeto tenue imposible de ver hasta ahora”.
El sistema WSFC se pone a trabajar cuando el telescopio toma imágenes digitales de una estrella. En ese momento, los algoritmos matemáticos calculan los ajustes necesarios en el telescopio para focalizar correctamente esa imagen estelar.
Cuando los espejos individuales está alineados correctamente, el James Webb podrá obtener imágenes extraordinariamente nítidas y detectar galaxias distantes.
Representación del telescopio espacial James Webb. Foto: NASA
Prueba con éxito
Recientemente, un equipo de ingenieros de Ball Aerospace & Technologies, Boulder y de la NASA han probado con éxito los algoritmos WFSC, probando que están preparados para trabajar en el telescopio. Los telescopios fueron testados en un modelo a escala y mediante simulaciones de ordenador.
Los resultados de esta investigación fueron presentados recientemente en la reunión “Optics and Photonics” organizada por la Society for Photo-Optical Instrumentación Engineers (SPIE).
“Este éxito tecnológico, que ha sido construido a partir del software utilizado previamente para fijar el Hubble y alinear el telescopio Keck, es un paso crucial para el desarrollo posterior del James Webb”, afirma John Mather, que lidera la parte científica del proyecto y que fue Premio Nobel de Física el año pasado.
Efectivamente, el software WSFC es realmente la combinación de esos dos elementos. En primer lugar el algoritmo desarrollado para determinar la prescripción esférica en el espejo primario del Hubble para corregir imágenes desenfocadas, y en segundo lugar el algoritmo usado en el alineamiento de los 36 segmentos que componen el telescopio Keck.
El espectacular telescopio Keck, a pesar de ser terrestre, también requiere que sus espejos se ajusten mediante un software con cierta regularidad, ya que pueden sufrir alteraciones por efecto del viento y la gravedad.
La integración de todos los elementos del James Webb y las pruebas finales durarán unos 22 meses, desde 2011 hasta 2013. Después será lanzado e iniciará su largo viaje.
Recientemente, un equipo de ingenieros de Ball Aerospace & Technologies, Boulder y de la NASA han probado con éxito los algoritmos WFSC, probando que están preparados para trabajar en el telescopio. Los telescopios fueron testados en un modelo a escala y mediante simulaciones de ordenador.
Los resultados de esta investigación fueron presentados recientemente en la reunión “Optics and Photonics” organizada por la Society for Photo-Optical Instrumentación Engineers (SPIE).
“Este éxito tecnológico, que ha sido construido a partir del software utilizado previamente para fijar el Hubble y alinear el telescopio Keck, es un paso crucial para el desarrollo posterior del James Webb”, afirma John Mather, que lidera la parte científica del proyecto y que fue Premio Nobel de Física el año pasado.
Efectivamente, el software WSFC es realmente la combinación de esos dos elementos. En primer lugar el algoritmo desarrollado para determinar la prescripción esférica en el espejo primario del Hubble para corregir imágenes desenfocadas, y en segundo lugar el algoritmo usado en el alineamiento de los 36 segmentos que componen el telescopio Keck.
El espectacular telescopio Keck, a pesar de ser terrestre, también requiere que sus espejos se ajusten mediante un software con cierta regularidad, ya que pueden sufrir alteraciones por efecto del viento y la gravedad.
La integración de todos los elementos del James Webb y las pruebas finales durarán unos 22 meses, desde 2011 hasta 2013. Después será lanzado e iniciará su largo viaje.