Robots ayudaron a construir el telescopio James Webb: participaron en la colocación de los segmentos del espejo
En enero de 2022, el telescopio espacial James Webb de la NASA comenzó a prepararse para un proceso de alineación de tres meses de los 18 segmentos hexagonales del espejo que componen el espejo del telescopio. El proceso comienza desplazando cada segmento hacia arriba solo 12,5 mm.
El telescopio espacial James Webb es el telescopio más grande jamás lanzado al espacio. Con todos sus segmentos del espejo desplegados, tiene el tamaño de una pista de tenis.
«Primero, los ingenieros enviaron órdenes a los actuadores —126 dispositivos que moverán y darán forma a los segmentos del espejo principal, y seis dispositivos que posicionarán el espejo secundario— para asegurarse de que todos funcionan correctamente tras el lanzamiento. El equipo también ordenó a los actuadores que dirigen el espejo de dirección fino de Webb realizar pequeños movimientos, confirmando que funcionan correctamente. El espejo de dirección preciso es fundamental para el proceso de estabilización de la imagen», informó la NASA.
Los equipos en tierra comenzaron a indicar a los segmentos del espejo principal y del espejo secundario que se movieran desde su configuración plegada para el lanzamiento, liberándose de los amortiguadores que los sujetaban firmemente y evitaban que vibraran. Estos movimientos durarán al menos diez días, tras los cuales los ingenieros podrán iniciar el proceso de alineación de tres meses para que los segmentos funcionen como un solo espejo.
Los ingenieros de la NASA tenían que colocar cada pieza hexagonal con una precisión extrema. Para ello, utilizaron un brazo robótico capaz de moverse en seis direcciones. El brazo estaba controlado por un hexápodo especial creado por PI USA. El hexápodo se colocó en el extremo del manipulador para asegurar que cada pieza estuviera en la posición correcta.
«Para que la combinación de segmentos del espejo funcione como un solo espejo, deben colocarse a pocos milímetros unos de otros con una precisión de fracciones de milímetro. Un operador humano no puede colocar los espejos con tanta exactitud, por lo que desarrollamos un sistema robótico para el ensamblaje»
Colocar las piezas requería el trabajo simultáneo de dos equipos de ingenieros. La primera tarea se centró en controlar el manipulador y maniobrar alrededor de la estructura del telescopio.
«Para llegar hasta ahí, hará falta paciencia: los actuadores de los espejos controlados por ordenador están diseñados para movimientos extremadamente pequeños, medidos en nanómetros. Cada uno de los espejos puede desplazarse con una precisión increíble, con ajustes de solo 10 nanómetros (o aproximadamente 1/10 000 del grosor de un cabello humano). Ahora usamos esos mismos actuadores en lugar de desplazarnos un centímetro. Por eso, estos primeros despliegues son, sin duda, los mayores movimientos que han realizado jamás en el espacio los actuadores de los espejos de Webb»
Otro equipo trabajó en las mediciones con láseres mientras los segmentos se colocaban, fijaban con pernos y pegaban.
«En lugar de una cinta métrica, se utiliza un láser para medir distancias con gran precisión. Basándose en estas mediciones, se usa un sistema de coordenadas para colocar cada uno de los segmentos del espejo principal. Los ingenieros pueden mover el espejo a su posición exacta en la estructura del telescopio con una precisión del grosor de una hoja de papel»
El telescopio espacial James Webb se lanzó en diciembre de 2021. Está diseñado para permanecer en el espacio al menos cinco años y medio. Sin embargo, idealmente, la NASA espera que el telescopio funcione durante 10 años.
El telescopio se construyó y ampliará el trabajo del telescopio espacial Hubble. Orbitará alrededor de la Tierra a aproximadamente un millón de millas para observar algunas de las primeras galaxias que se formaron en el universo.
«El sistema de control de los espejos está diseñado para manejar solo un actuador a la vez. Este método es más sencillo (en cuanto a la complejidad de la electrónica de control) y más seguro (ya que los ordenadores y los sensores pueden vigilar de cerca el funcionamiento de cada actuador). Además, para limitar la cantidad de calor que llega desde los motores de los actuadores a los espejos del telescopio, que están muy fríos, cada actuador solo puede funcionar durante periodos cortos. Así, estos grandes movimientos de 12,5 milímetros para cada segmento se dividen en muchos movimientos pequeños que se realizan de uno en uno. Los scripts enviados desde el centro de operaciones de la misión dirigirán este proceso bajo supervisión humana, moviendo lenta y constantemente un actuador a la vez, alternando entre los segmentos. A máxima velocidad, se necesita alrededor de un día para desplazar todos los segmentos apenas 1 milímetro. ¡Es aproximadamente la misma velocidad a la que crece la hierba!»
Según ella, puede que este no sea el periodo más emocionante de la puesta en servicio del telescopio, pero es normal. No hay que apresurarse. Durante los días en que los espejos se despliegan lentamente, también continúan enfriándose lentamente, irradiando calor hacia el frío del espacio.
Los instrumentos se enfrían de forma gradual y cuidadosamente controlada, mientras el telescopio sigue avanzando suavemente hacia L2. Lenta y constantemente, ya que todos estos procesos graduales acercan cada día un poco más a los científicos a su objetivo final: la alineación del espejo.
