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"Telescopio espacial de próxima generación" y "JWST" vuelven a dirigir aquí. Para las generaciones futuras de telescopios espaciales, consulte la Lista de telescopios espaciales y la Lista de observatorios espaciales propuestos .

Telescopio espacial James Webb
Nave espacial JWST modelo 2.png
Una representación del telescopio espacial James Webb con sus componentes completamente desplegados
NombresTelescopio espacial de próxima generación (NGST)
Tipo de misiónAstronomía
OperadorNASA  / ESA  / CSA  / STScI [1]
Sitio webjwst.nasa.gov
sci.esa.int/jwst
asc-csa.gc.ca
jwst .stsci .edu
Duración de la misión
  • 5 años, diseño
  • 10 años, gol
Propiedades de la nave espacial
FabricanteNorthrop Grumman
Ball Aerospace & Technologies
Masa de lanzamiento6.500 kilogramos (14.300 libras) [2]
Dimensiones20,197 por 14,162 metros (66,26 pies × 46,46 pies), parasol
Energía2000 vatios
Inicio de la misión
Fecha de lanzamiento31 de octubre de 2021 [3]
CoheteAriane 5 ECA
Sitio de lanzamientoKourou , ELA-3
ContratistaArianespace
Parámetros orbitales
Sistema de referenciaÓrbita L 2 Sol-Tierra
RégimenÓrbita de halo
Altitud de periapsis374.000 kilómetros (232.000 millas) [4]
Altitud de apoapsis1,500,000 kilómetros (930,000 mi) [4]
Período6 meses
Principal
TipoTelescopio de korsch
Diámetro6,5 metros (21 pies)
Longitud focal131,4 metros (431 pies)
Área de recolección25,4 metros cuadrados (273 pies cuadrados) [5]
Longitudes de onda0,6–28,3  μm ( naranja a infrarrojo medio )
Transpondedores
Banda
Banda ancha
  • Banda S ascendente: 16  kbit / s
  • Banda S hacia abajo: 40  kbit / s
  • K a -banda hacia abajo: hasta 28  Mbit / s
Instrumentos
NIRCamCámara infrarroja cercana
NIRSpecEspectrógrafo de infrarrojo cercano
MIRIInstrumento de infrarrojos medios
NIRISSGenerador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija
FGSSensor de guía fina

Elementos:

Logotipo de JWST
Insignia del telescopio espacial James Webb  

El Telescopio Espacial James Webb ( JWST o " Webb ") es un telescopio espacial conjunto NASA - ESA - CSA que está planeado para suceder al Telescopio Espacial Hubble como misión astrofísica insignia de la NASA . [6] [7] El JWST proporcionará una resolución y sensibilidad infrarroja mejorada sobre el Hubble, y permitirá una amplia gama de investigaciones en los campos de la astronomía y la cosmología , incluida la observación de algunos de los eventos y objetos más distantes del universo , como la formación de las primeras galaxias.

El espejo principal del JWST, el elemento del telescopio óptico , está compuesto por 18 segmentos de espejo hexagonales hechos de berilio bañado en oro que se combinan para crear un espejo de 6,5 metros (21 pies) de diámetro, considerablemente más grande que el del Hubble de 2,4 metros (7 pies). 10 pulgadas) espejo. A diferencia del telescopio Hubble, que observa en los espectros del ultravioleta cercano , el visible y el infrarrojo cercano (0,1 a 1 μm), el JWST observará en un rango de frecuencia más bajo, desde la luz visible de longitud de onda larga hasta el infrarrojo medio (0,6 a 28,3 μm). ), lo que le permitirá observar objetos de alto corrimiento al rojo que son demasiado viejos y demasiado distantes para que el Hubble los observe. [8][9] El telescopio debe mantenerse muy frío para poder observar en el infrarrojo sin interferencias, por lo que se desplegará en el espacio cerca del punto de Lagrange L2 Tierra-Sol, y un gran parasol de Kapton recubiertode silicona yrecubierto de aluminio .mantendrá su espejo e instrumentos por debajo de 50 K (-223,2 ° C; -369,7 ° F). [10]

El JWST está siendo desarrollado por la NASA , la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense . El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA está gestionando el esfuerzo de desarrollo después de las operaciones después del lanzamiento por el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial [11], y lleva el nombre de James E. Webb , quien fue el administrador de la NASA de 1961 a 1968 y desempeñó un papel integral en el Programa Apolo . [12] [13] El contratista principal es Northrop Grumman . [14]

El desarrollo comenzó en 1996 para un lanzamiento que se planeó inicialmente para 2007 y un presupuesto de 500 millones de dólares, [15] pero el proyecto ha tenido numerosos retrasos y sobrecostos, y se sometió a un importante rediseño en 2005. La construcción del JWST se completó en finales de 2016, tras lo cual comenzó su extensa fase de pruebas. [16] [17] En marzo de 2018, la NASA retrasó aún más el lanzamiento después de que el parasol del telescopio se rompió durante un despliegue de práctica. [18] El lanzamiento se retrasó nuevamente en junio de 2018 siguiendo las recomendaciones de una junta de revisión independiente. [19] [20] [21] El trabajo de integración y prueba del telescopio se suspendió en marzo de 2020 debido a la pandemia de COVID-19 , [22]añadiendo más retrasos. Se reanudó el trabajo, pero la NASA anunció que la fecha de lanzamiento se retrasó una vez más hasta el 31 de octubre de 2021. [3] [23] El costo total de desarrollo del telescopio se ha disparado a más de $ 10 mil millones.

Funciones [ editar ]

Inicie la configuración del JWST en un Ariane 5

El JWST tiene una masa esperada de aproximadamente la mitad de la del telescopio espacial Hubble , pero su espejo principal , un reflector de berilio recubierto de oro de 6,5 metros de diámetro, tendrá un área de recolección seis veces mayor, 25,4 metros cuadrados (273 pies cuadrados), utilizando 18 espejos hexagonales con 0,9 metros cuadrados (9,7 pies cuadrados) de oscurecimiento para los puntales de soporte secundarios. [24]

El JWST está orientado hacia la astronomía del infrarrojo cercano , pero también puede ver luz visible naranja y roja, así como la región del infrarrojo medio, según el instrumento. El diseño enfatiza el infrarrojo cercano a medio por tres razones principales:

  • Los objetos de alto corrimiento al rojo tienen sus emisiones visibles desplazadas al infrarrojo.
  • Los objetos fríos, como discos de escombros y planetas, emiten con mayor intensidad en el infrarrojo.
  • esta banda es difícil de estudiar desde el suelo o con telescopios espaciales existentes como el Hubble

Los telescopios terrestres deben mirar a través de la atmósfera terrestre, que es opaca en muchas bandas infrarrojas (ver figura de absorción atmosférica ). Incluso donde la atmósfera es transparente, muchos de los compuestos químicos objetivo, como el agua, el dióxido de carbono y el metano, también existen en la atmósfera de la Tierra , lo que complica enormemente el análisis. Los telescopios espaciales existentes, como el Hubble, no pueden estudiar estas bandas porque sus espejos no están lo suficientemente fríos (el espejo del Hubble se mantiene a unos 15 ° C (288 K)), por lo que el telescopio en sí irradia fuertemente en las bandas infrarrojas. [25]

El JWST operará cerca de la Tierra-Sol L 2 (punto de Lagrange) , aproximadamente 1.500.000 kilómetros (930.000 millas) más allá de la órbita de la Tierra. A modo de comparación, el Hubble orbita a 550 kilómetros (340 millas) sobre la superficie de la Tierra, y la Luna está aproximadamente a 400.000 kilómetros (250.000 millas) de la Tierra. Esta distancia hizo que la reparación o actualización posterior al lanzamiento del hardware JWST fuera prácticamente imposible con las naves espaciales disponibles durante la etapa de diseño y fabricación del telescopio. SpaceX dice que su nueva nave espacial tiene la capacidad de entregar satélites y telescopios espaciales incluso más grandes que el James Webb y está diseñada para alcanzar la órbita de Marte. [26]Los objetos cercanos a este punto de Lagrange pueden orbitar el Sol en sincronía con la Tierra, lo que permite que el telescopio permanezca a una distancia aproximadamente constante [27] y utilice un solo parasol para bloquear el calor y la luz del Sol y la Tierra. Esta disposición mantendrá la temperatura de la nave espacial por debajo de 50 K (-223,2 ° C; -369,7 ° F), necesaria para las observaciones infrarrojas. [10] [28]

  • Vista de tres cuartos de la cima

  • Inferior (lado orientado al sol)

Protección solar [ editar ]

Artículo principal: Parasol (JWST)
Unidad de prueba del parasol apilado y ampliado en las instalaciones de Northrop Grumman en California, 2014

Para realizar observaciones en el espectro infrarrojo , el JWST debe mantenerse por debajo de 50 K (-223,2 ° C; -369,7 ° F); de lo contrario, la radiación infrarroja del propio telescopio abrumaría sus instrumentos. Por lo tanto, utiliza un parasol grande para bloquear la luz y el calor del Sol , la Tierra y la Luna , y su posición cerca del punto L2 Tierra-Sol mantiene a los tres cuerpos en el mismo lado de la nave espacial en todo momento. [29] Su órbita de halo alrededor del punto L2 evita la sombra de la Tierra y la Luna, manteniendo un entorno constante para el parasol y los paneles solares. [27]El blindaje mantiene una temperatura estable para las estructuras en el lado oscuro, que es fundamental para mantener una alineación precisa de los segmentos del espejo primario. [ cita requerida ]

El parasol de cinco capas, cada capa tan delgada como un cabello humano, [30] está fabricado con Kapton E , una película de poliimida disponible comercialmente de DuPont , con membranas especialmente recubiertas con aluminio en ambos lados y silicona dopada en el lado que da al sol. de las dos capas más calientes para reflejar el calor del Sol de regreso al espacio. [31] Los desgarros accidentales de la delicada estructura de la película durante las pruebas en 2018 fueron algunos de los factores que retrasaron el proyecto. [32]

El parasol está diseñado para plegarse doce veces para que quepa dentro del carenado de carga útil del cohete Ariane 5 (4,57 × 16,19 m). Una vez desplegado en el punto L2, se desplegará a 14.162 × 21.197 m. El parasol se ensambló a mano en ManTech (NeXolve) en Huntsville, Alabama , antes de ser entregado a Northrop Grumman en Redondo Beach, California , para su prueba. [33]

Óptica [ editar ]

Artículo principal: Elemento del telescopio óptico
Ingenieros limpiando un espejo de prueba con nieve de dióxido de carbono , 2015
Espejo principal ensamblado en Goddard Space Flight Center , mayo de 2016

El espejo primario de JWST es un reflector de berilio recubierto de oro de 6,5 metros de diámetro con un área de recogida de 25,4 m 2 . Si se construyera como un solo espejo grande, habría sido demasiado grande para los vehículos de lanzamiento existentes. Por lo tanto, el espejo está compuesto por 18 segmentos hexagonales que se desplegarán después de que se lance el telescopio. La detección del frente de onda del plano de la imagen a través de la recuperación de fase se utilizará para colocar los segmentos del espejo en la ubicación correcta utilizando micromotores muy precisos. Después de esta configuración inicial, solo necesitarán actualizaciones ocasionales cada pocos días para mantener el enfoque óptimo. [34] Esto es diferente a los telescopios terrestres, por ejemplo, los telescopios Keck., que ajustan continuamente sus segmentos de espejo utilizando ópticas activas para superar los efectos de la carga gravitacional y del viento. El telescopio Webb utilizará 126 pequeños motores para ajustar ocasionalmente la óptica, ya que no hay perturbaciones ambientales de un telescopio en el espacio. [35]

El diseño óptico de JWST es un anastigmat de tres espejos , [36] que hace uso de espejos secundarios y terciarios curvos para producir imágenes libres de aberraciones ópticas en un campo amplio. Además, hay un espejo de dirección rápido que puede ajustar su posición muchas veces por segundo para proporcionar estabilización de imagen .

Ball Aerospace & Technologies es el principal subcontratista óptico del proyecto JWST, dirigido por el contratista principal Northrop Grumman Aerospace Systems , bajo un contrato del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA , en Greenbelt, Maryland . [2] [37] Ball Aerospace & Technologies ha fabricado y pulido dieciocho segmentos de espejos primarios, secundarios, terciarios y espejos de dirección finos, además de repuestos de vuelo, basados ​​en espacios en blanco de segmentos de berilio fabricados por varias empresas, incluidas Axsys, Brush Wellman y Tinsley Laboratories . [ cita requerida ]

El segmento final del espejo primario se instaló el 3 de febrero de 2016, [38] y el espejo secundario se instaló el 3 de marzo de 2016. [39]

Instrumentos científicos [ editar ]

Modelo NIRCam
Modelo NIRSpec
Modelo a escala MIRI 1: 3

El módulo de instrumentos científicos integrados (ISIM) es un marco que proporciona energía eléctrica, recursos informáticos, capacidad de enfriamiento y estabilidad estructural al telescopio Webb. Está hecho con un compuesto epóxico de grafito unido a la parte inferior de la estructura del telescopio de Webb. El ISIM sostiene los cuatro instrumentos científicos y una cámara guía. [40]

  • NIRCam (Near InfraRed Camera) es un generador de imágenes infrarrojo que tendrá una cobertura espectral que va desde el borde de lo visible (0,6 micrómetros) hasta el infrarrojo cercano (5 micrómetros). [41] [42] NIRCam también servirá como sensor de frente de onda del observatorio, que es necesario para las actividades de detección y control de frente de onda. NIRCam fue construido por un equipo dirigido por la Universidad de Arizona , con la investigadora principal Marcia J. Rieke . El socio industrial es el Centro de Tecnología Avanzada de Lockheed-Martin ubicado en Palo Alto, California . [43]
  • NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) también realizará espectroscopía en el mismo rango de longitud de onda. Fue construido por la Agencia Espacial Europea en ESTEC en Noordwijk , Países Bajos . El equipo de desarrollo líder incluye miembros de Airbus Defence and Space , Ottobrunn y Friedrichshafen, Alemania , y el Goddard Space Flight Center ; con Pierre Ferruit ( École normale supérieure de Lyon ) como científico del proyecto NIRSpec. El diseño de NIRSpec proporciona tres modos de observación: un modo de baja resolución usando un prisma, un modo multiobjeto R ~ 1000 y una unidad de campo integral R ~ 2700 o modo de espectroscopía de rendija larga. [44]El cambio de modos se realiza operando un mecanismo de preselección de longitud de onda llamado Conjunto de rueda de filtro y seleccionando un elemento dispersivo correspondiente (prisma o rejilla) utilizando el mecanismo de Conjunto de rueda de rejilla. [44] Ambos mecanismos se basan en los exitosos mecanismos de rueda ISOPHOT del Observatorio Espacial Infrarrojo . El modo de objetos múltiples se basa en un mecanismo de microobturador complejo para permitir observaciones simultáneas de cientos de objetos individuales en cualquier lugar del campo de visión de NIRSpec. Los mecanismos y sus elementos ópticos fueron diseñados, integrados y probados por Carl Zeiss Optronics GmbH de Oberkochen, Alemania, bajo contrato con Astrium . [44]
  • MIRI (instrumento de infrarrojo medio) medirá el rango de longitud de onda del infrarrojo medio a largo de 5 a 27 micrómetros. [45] [46] Contiene una cámara de infrarrojo medio y un espectrómetro de imágenes . [2] MIRI se desarrolló como una colaboración entre la NASA y un consorcio de países europeos, y está dirigido por George Rieke ( Universidad de Arizona ) y Gillian Wright ( Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido , Edimburgo , Escocia , parte del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC)). [43]MIRI presenta mecanismos de rueda similares a NIRSpec que también son desarrollados y construidos por Carl Zeiss Optronics GmbH bajo contrato con el Instituto Max Planck de Astronomía , Heidelberg , Alemania . El conjunto de banco óptico completo de MIRI se entregó al Goddard Space Flight Center a mediados de 2012 para su eventual integración en el ISIM. La temperatura del MIRI no debe exceder los 6 Kelvin (K): un enfriador mecánico de gas helio ubicado en el lado cálido del escudo ambiental proporciona este enfriamiento. [47]
  • FGS / NIRISS ( sensor de guía fina y generador de imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo sin rendija ), dirigido por la Agencia Espacial Canadiense bajo el proyecto científico John Hutchings ( Instituto Herzberg de Astrofísica , Consejo Nacional de Investigación (Canadá) ), se utiliza para estabilizar la línea de vista del observatorio durante las observaciones científicas. Las mediciones del FGS se utilizan tanto para controlar la orientación general de la nave espacial como para impulsar el fino espejo de dirección para estabilizar la imagen. La Agencia Espacial Canadiense también está proporcionando un módulo de espectrógrafo sin rendija y generador de imágenes de infrarrojo cercano (NIRISS) para imágenes astronómicas y espectroscopía en el rango de longitud de onda de 0,8 a 5 micrómetros, dirigido por el investigador principal René Doyon en elUniversité de Montréal . [43] Debido a que el NIRISS está montado físicamente junto con el FGS, a menudo se les conoce como una sola unidad; sin embargo, sirven para propósitos completamente diferentes, uno es un instrumento científico y el otro es parte de la infraestructura de apoyo del observatorio.

NIRCam y MIRI cuentan con coronógrafos que bloquean la luz de las estrellas para la observación de objetivos débiles como planetas extrasolares y discos circunestelares muy cerca de estrellas brillantes. [46]

Los detectores de infrarrojos para los módulos NIRCam, NIRSpec, FGS y NIRISS los proporciona Teledyne Imaging Sensors (anteriormente Rockwell Scientific Company). El equipo de ingeniería del Módulo de Instrumentos Científicos Integrados (ISIM) y de Manejo de Datos (ICDH) del Telescopio Espacial James Webb (JWST) utiliza SpaceWire para enviar datos entre los instrumentos científicos y el equipo de manejo de datos. [48]

Autobús de la nave espacial [ editar ]

Artículo principal: Spacecraft Bus (JWST)
Diagrama del autobús de la nave espacial. El panel solar es de color verde y los planos de color violeta claro son las cortinas de los radiadores.

El bus de la nave espacial es el componente de soporte principal del telescopio espacial James Webb, que alberga una multitud de componentes informáticos, de comunicación, de propulsión y estructurales, que unen las diferentes partes del telescopio. [49] Junto con el parasol , forma el elemento de la nave espacial del telescopio espacial . [50] Los otros dos elementos principales del JWST son el módulo de instrumentos científicos integrados (ISIM) y el elemento del telescopio óptico (OTE). [51] La Región 3 de ISIM también se encuentra dentro del Bus de Nave Espacial ; La región 3 incluye el subsistema ISIM Command and Data Handling y el crioenfriador MIRI. [51]

El bus de la nave espacial está conectado al elemento del telescopio óptico a través del conjunto de torre desplegable, que también se conecta al parasol. [49]

La estructura del Spacecraft Bus pesa 350 kg (aproximadamente 770 lb) y debe soportar el telescopio espacial de 6,5 toneladas. [52] Está hecho principalmente de material compuesto de grafito. [52] Se ensambló en California , el ensamblaje se completó en 2015 y luego tuvo que integrarse con el resto del telescopio espacial antes de su lanzamiento planificado para 2021. El bus puede proporcionar una precisión de apuntado de un segundo de arco y aísla la vibración hasta dos milisegundos de arco . [53] [ aclaración necesaria ]

El Bus de la Nave Espacial está en el lado "cálido" que mira al Sol y opera a una temperatura de aproximadamente 300 K. [50] Todo en el lado que mira al Sol debe poder manejar las condiciones térmicas de la órbita del halo de JWST, que tiene un lado en luz solar continua y la otra a la sombra del parasol de la nave espacial. [50]

Otro aspecto importante del Spacecraft Bus es el equipo central de computación, almacenamiento de memoria y comunicaciones. [49] El procesador y el software dirigen los datos hacia y desde los instrumentos, al núcleo de memoria de estado sólido y al sistema de radio que puede enviar datos a la Tierra y recibir comandos. [49] La computadora también controla la orientación y el momento de la nave espacial, tomando los datos de los sensores de los giroscopios y el rastreador de estrellas , y enviando los comandos necesarios a las ruedas de reacción o propulsores. [49]

Comparación con otros telescopios [ editar ]

Comparación con el espejo primario Hubble
La arquitectura Calisto para SAFIR sería una sucesora de Spitzer, requiriendo mayor enfriamiento pasivo que JWST (5 Kelvin). [54]

El deseo de un gran telescopio espacial infrarrojo se remonta a décadas. En los Estados Unidos , la Instalación del Telescopio Infrarrojo del Transbordador (SIRTF) se planeó mientras el Transbordador Espacial estaba en desarrollo, y en ese momento se reconoció el potencial de la astronomía infrarroja. [55] En comparación con los telescopios terrestres, los observatorios espaciales estaban libres de absorción atmosférica de luz infrarroja. Los observatorios espaciales abrieron un "cielo nuevo" para los astrónomos. [55]

La tenue atmósfera por encima de los 400 km de altitud de vuelo nominal no tiene una absorción medible, por lo que los detectores que funcionan en todas las longitudes de onda de 5 μm a 1000 μm pueden lograr una alta sensibilidad radiométrica.

-  SG McCarthy y GW Autio, 1978. [55]

Sin embargo, los telescopios infrarrojos tienen una desventaja: necesitan permanecer extremadamente fríos, y cuanto mayor sea la longitud de onda del infrarrojo, más fríos deben ser. [25] De lo contrario, el calor de fondo del propio dispositivo abruma a los detectores, haciéndolo efectivamente ciego. [25] Esto puede superarse mediante un diseño cuidadoso de la nave espacial, en particular colocando el telescopio en un Dewar con una sustancia extremadamente fría, como el helio líquido . [25] Esto ha significado que la mayoría de los telescopios infrarrojos tienen una vida útil limitada por su refrigerante, tan corta como unos pocos meses, tal vez unos pocos años como máximo. [25]

En algunos casos, ha sido posible mantener una temperatura lo suficientemente baja a través del diseño de la nave espacial para permitir observaciones en el infrarrojo cercano sin un suministro de refrigerante, como las misiones extendidas del Telescopio Espacial Spitzer y el Explorador de Encuestas Infrarrojas de Campo Amplio . Otro ejemplo es el instrumento de cámara infrarroja cercana y espectrómetro multiobjeto (NICMOS) del Hubble , que comenzó usando un bloque de hielo de nitrógeno que se agotó después de un par de años, pero luego se convirtió en un enfriador criogénico que funcionaba continuamente. El telescopio espacial James Webb está diseñado para enfriarse sin un dewar, usando una combinación de parasoles y radiadores, con el instrumento de infrarrojo medio usando un enfriador criogénico adicional.[56]

Telescopios e instrumentos espaciales seleccionados [57]
NombreAñoLongitud de onda
(μm)		Apertura
(m)		Enfriamiento
IRT19851,7–1180,15Helio
Observatorio espacial infrarrojo (ISO) [58]19952,5–2400,60Helio
Espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS)19970.115–1.032.4Pasivo
Espectrómetro multiobjeto y cámara de infrarrojos cercanos Hubble (NICMOS)19970,8–2,42.4Nitrógeno, más tarde crioenfriador
Telescopio espacial Spitzer20033-1800,85Helio
Cámara de campo amplio Hubble 3 (WFC3)20090,2–1,72.4Pasiva y termoeléctrica [59]
Observatorio espacial Herschel200955–6723,5Helio
JWST20210,6–28,56.5Pasivo y crioenfriador (MIRI)

Los retrasos y los aumentos de costes del telescopio James Webb se pueden comparar con los del telescopio espacial Hubble. [60] Cuando Hubble comenzó formalmente en 1972, tenía un costo de desarrollo estimado de US $ 300 millones (o alrededor de US $ 1 mil millones en dólares constantes de 2006), [60] pero cuando se puso en órbita en 1990, el costo era unas cuatro veces eso. [60] Además, los nuevos instrumentos y las misiones de mantenimiento aumentaron el costo hasta por lo menos 9 000 millones de dólares EE.UU. para 2006. [60]

A diferencia de otros observatorios propuestos, la mayoría de los cuales ya han sido cancelados o suspendidos, incluidos Terrestrial Planet Finder (2011), Space Interferometry Mission (2010), International X-ray Observatory (2011), MAXIM (Microarcsecond X-ray Imaging Misión), SAFIR (Observatorio de Infrarrojo Lejano de Apertura Única), SUVO (Observatorio Espacial Ultravioleta-Visible) y SPECS (Sonda Submilimétrica de la Evolución de la Estructura Cósmica), el JWST es la última gran misión astrofísica de la NASA de su generación en ser construido. [ cita requerida ]

Historia [ editar ]

Antecedentes [ editar ]

Eventos seleccionados
AñoEventos
1996Comenzó NGST.
2002llamado JWST, de 8 a 6 m
2004NEXUS cancelado [61]
2007Memorando de Entendimiento ESA / NASA
2010MCDR aprobado
2011Cancelación propuesta
2021Lanzamiento planificado

Los primeros trabajos de desarrollo para un sucesor del Hubble entre 1989 y 1994 llevaron al concepto de telescopio Hi-Z [62] , un telescopio infrarrojo de 4 metros de apertura completamente desconcertado [Nota 1] que retrocedería a una órbita de 3 UA . [63] Esta órbita distante se habría beneficiado de la reducción del ruido de la luz del polvo zodiacal . [63] Otros planes iniciales requerían una misión de telescopio precursor NEXUS. [64] [65]

El JWST se originó en 1996 como el Telescopio Espacial de Próxima Generación (NGST). En 2002, se le cambió el nombre por el segundo administrador de la NASA (1961-1968) James E. Webb (1906-1992), conocido por desempeñar un papel clave en el programa Apollo y establecer la investigación científica como una actividad central de la NASA. [66] El JWST es un proyecto de la NASA , con la colaboración internacional de la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense .

En la era "más rápida, mejor y más barata" de mediados de la década de 1990, los líderes de la NASA presionaron por un telescopio espacial de bajo costo. [15] El resultado fue el concepto NGST, con una apertura de 8 metros y ubicado en L 2 , con un costo aproximado de 500 millones de dólares estadounidenses. [15] En 1997, la NASA trabajó con el Goddard Space Flight Center, [67] Ball Aerospace & Technologies , [68] y TRW [69] para realizar estudios de costos y requisitos técnicos, y en 1999 seleccionó a Lockheed Martin [70] y TRW para estudios preliminares de conceptos. [71] El lanzamiento estaba planeado en ese momento para 2007, pero la fecha de lanzamiento se ha pospuesto posteriormente muchas veces (ver tablamás abajo ).

En 2003, la NASA otorgó el contrato principal de US $ 824,8 millones para el NGST, ahora rebautizado como Telescopio Espacial James Webb, a TRW. El diseño requería un espejo primario descopado de 6,1 metros (20 pies) y una fecha de lanzamiento de 2010. [72] Más tarde ese año, TRW fue adquirida por Northrop Grumman en una oferta hostil y se convirtió en Northrop Grumman Space Technology. [71]

Desarrollo [ editar ]

El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, está liderando la gestión del proyecto del observatorio. El científico del proyecto del telescopio espacial James Webb es John C. Mather . Northrop Grumman Aerospace Systems actúa como contratista principal para el desarrollo y la integración del observatorio. Son responsables de desarrollar y construir el elemento de la nave espacial, que incluye tanto el bus de la nave espacial como el parasol . Ball Aerospace & Technologies ha sido subcontratado para desarrollar y construir el elemento de telescopio óptico.(BENEFICIOS SEGÚN OBJETIVOS). La unidad de negocios Astro Aerospace de Northrop Grumman ha sido contratada para construir el Ensamblaje de Torre Desplegable (DTA) que conecta el OTE con el bus de la nave espacial y el Ensamblaje Mid Boom (MBA) que ayuda a desplegar los grandes parasoles en órbita. [73] El Centro de Vuelo Espacial Goddard también es responsable de proporcionar el Módulo de Instrumentos Científicos Integrados (ISIM). [40]

El aumento de costos revelado en la primavera de 2005 llevó a una nueva planificación en agosto de 2005. [74] Los principales resultados técnicos de la nueva planificación fueron cambios significativos en los planes de integración y prueba, un retraso de lanzamiento de 22 meses (de 2011 a 2013) y la eliminación de las pruebas a nivel del sistema para los modos de observatorio en longitudes de onda inferiores a 1,7 micrómetros. Otras características importantes del observatorio se mantuvieron sin cambios. Después de la nueva planificación, el proyecto se revisó de forma independiente en abril de 2006. La revisión concluyó que el proyecto era técnicamente sólido, pero que era necesario cambiar la fase de financiación en la NASA. La NASA modificó sus presupuestos JWST en consecuencia. [ cita requerida ]

En el nuevo plan de 2005, el costo del ciclo de vida del proyecto se estimó en unos 4.500 millones de dólares EE.UU. Esto comprendió aproximadamente US $ 3,5 mil millones para diseño, desarrollo, lanzamiento y puesta en servicio, y aproximadamente US $ 1,000 millones por diez años de operaciones. [74] La ESA está contribuyendo con unos 300 millones de euros, incluido el lanzamiento, [75] y la Agencia Espacial Canadiense con unos 39 millones de dólares canadienses. [76]

Construcción [ editar ]

Segmentos de espejos sometidos a pruebas criogénicas en la instalación criogénica y de rayos X en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales
El telescopio ensamblado después de las pruebas ambientales.

En enero de 2007, nueve de los diez elementos de desarrollo de tecnología del proyecto pasaron con éxito una Revisión de no promotores. [77] Estas tecnologías se consideraron suficientemente maduras para eliminar riesgos importantes del proyecto. El elemento de desarrollo de tecnología restante (el enfriador criogénico MIRI) completó su hito de maduración de tecnología en abril de 2007. Esta revisión de tecnología representó el paso inicial en el proceso que finalmente llevó el proyecto a su fase de diseño detallado (Fase C). En mayo de 2007, los costos aún estaban dentro de los objetivos. [78] En marzo de 2008, el proyecto completó con éxito su Revisión preliminar del diseño (PDR). En abril de 2008, el proyecto pasó la Revisión de No Defensores. Otras revisiones aprobadas incluyen el Módulo de instrumentos de ciencia integradarevisión en marzo de 2009, la revisión del elemento del telescopio óptico se completó en octubre de 2009 y la revisión de Sunshield se completó en enero de 2010. [ cita requerida ]

En abril de 2010, el telescopio aprobó la parte técnica de su Revisión de diseño de misión crítica (MCDR). Pasar el MCDR significó que el observatorio integrado puede cumplir con todos los requisitos de ciencia e ingeniería para su misión. [79] El MCDR abarcó todas las revisiones de diseño anteriores. El cronograma del proyecto se sometió a revisión durante los meses posteriores al MCDR, en un proceso llamado Panel de Revisión Integral Independiente, que llevó a un nuevo plan de la misión con el objetivo de un lanzamiento en 2015, pero hasta en 2018. Para 2010, el costo fue excesivo las ejecuciones estaban afectando a otros proyectos, aunque el propio JWST se mantuvo según lo programado. [80]

Para 2011, el proyecto JWST estaba en la fase final de diseño y fabricación (Fase C). Como es típico de un diseño complejo que no se puede cambiar una vez lanzado, hay revisiones detalladas de cada parte del diseño, la construcción y la operación propuesta. El proyecto ha sido pionero en nuevas fronteras tecnológicas y ha superado las revisiones de diseño. En la década de 1990 se desconocía si era posible un telescopio tan grande y de masa tan baja. [81]

El ensamblaje de los segmentos hexagonales del espejo primario, que se realizó mediante un brazo robótico, comenzó en noviembre de 2015 y se completó en febrero de 2016. [82] La construcción final del telescopio Webb se completó en noviembre de 2016, después de lo cual comenzaron los extensos procedimientos de prueba. [83] En marzo de 2018, la NASA retrasó el lanzamiento del JWST un año más hasta mayo de 2020 después de que el parasol del telescopio se rasgó durante un despliegue de práctica y los cables del parasol no se tensaron lo suficiente. En junio de 2018, la NASA retrasó el lanzamiento del JWST 10 meses adicionales hasta marzo de 2021, según la evaluación de la junta de revisión independiente convocada después del fallido despliegue de prueba de marzo de 2018. [20] La revisión también encontró que JWST tenía 344 fallas potenciales de un solo punto., cualquiera de los cuales podría arruinar el proyecto. [84] En agosto de 2019, se completó la integración mecánica del telescopio, algo que estaba previsto que se hiciera 12 años antes en 2007. Después de esto, los ingenieros ahora están trabajando para agregar un parasol de cinco capas en su lugar para evitar daños en las piezas del telescopio. de los rayos infrarrojos del sol. [85]

Problemas de costos y cronogramas [ editar ]

Lanzamiento planificado en ese momento y presupuesto total
Año
Lanzamiento planificado		Plan presupuestario
(miles de millones de USD)
19972007 [81]0,5 [81]
19982007 [86]1 [60]
19992007 a 2008 [87]1 [60]
20002009 [45]1.8 [60]
20022010 [88]2,5 [60]
20032011 [89]2,5 [60]
200520133 [90]
200620144.5 [91]
2008, Revisión preliminar del diseño
200820145.1 [92]
2010, Revisión de diseño crítico
20102015 hasta 20166,5 [93]
201120188,7 [94]
201320188,8 [95]
20172019 [96]8.8
20182020 [97]≥8,8
2019Marzo de 2021 [98]9,66
2020Octubre de 2021 [3]≥10 [35]

El JWST tiene un historial de importantes sobrecostos y retrasos que han resultado en parte de factores externos, como retrasos en la decisión de un vehículo de lanzamiento y la adición de fondos adicionales para contingencias. Para 2006, se habían gastado mil millones de dólares en el desarrollo de JWST, con un presupuesto de alrededor de 4.5 mil millones de dólares en ese momento. Un artículo de 2006 en la revista Nature señaló un estudio realizado en 1984 por la Space Science Board, que estimó que un observatorio infrarrojo de próxima generación costaría 4 mil millones de dólares (alrededor de 7 mil millones en dólares de 2006). [60] En octubre de 2019, el costo estimado del proyecto había alcanzado los 10.000 millones de dólares EE.UU. para su lanzamiento en 2021. [35]

Se estimó originalmente que el telescopio costaba 1.600 millones de dólares, [99] pero el costo estimado creció durante el desarrollo inicial y había alcanzado alrededor de 5.000 millones de dólares cuando se confirmó formalmente el inicio de la construcción de la misión en 2008. En el verano de 2010, aprobó su Revisión Crítica de Diseño (CDR) con excelentes calificaciones en todos los asuntos técnicos, pero el cronograma y los deslizamientos de costos en ese momento llevaron a la senadora de Maryland, Barbara Mikulskisolicitar una revisión independiente del proyecto. El Panel de Revisión Integral Independiente (ICRP) presidido por J. Casani (JPL) encontró que la fecha de lanzamiento más temprana posible fue a fines de 2015 a un costo adicional de US $ 1.5 mil millones (para un total de US $ 6.5 mil millones). También señalaron que esto habría requerido fondos adicionales en el año fiscal 2011 y 2012 y que cualquier fecha de lanzamiento posterior conduciría a un costo total más alto. [93]

El 6 de julio de 2011, el comité de asignaciones de Comercio, Justicia y Ciencia de la Cámara de Representantes de los Estados Unidos decidió cancelar el proyecto James Webb al proponer un presupuesto para el año fiscal 2012 que eliminó 1.900 millones de dólares del presupuesto general de la NASA, de los cuales aproximadamente una cuarta parte fue para JWST. [100] [101] [102] [103] Se habían gastado 3.000 millones de dólares y el 75% de su hardware estaba en producción. [104] Esta propuesta de presupuesto fue aprobada por votación del subcomité al día siguiente. El comité acusó al proyecto de "miles de millones de dólares por encima del presupuesto y plagado de mala gestión". [100] En respuesta, la Sociedad Astronómica Estadounidense emitió una declaración en apoyo de JWST, [105]al igual que la senadora estadounidense Barbara Mikulski por Maryland. [106] Durante 2011 también aparecieron en la prensa internacional una serie de editoriales que apoyaban a JWST. [100] [107] [108] En noviembre de 2011, el Congreso revocó los planes para cancelar el JWST y, en su lugar, limitó la financiación adicional para completar el proyecto en 8.000 millones de dólares estadounidenses. [109]

Algunos científicos han expresado su preocupación por los costos crecientes y las demoras en la programación del telescopio Webb, que compite por presupuestos escasos para astronomía y, por lo tanto, amenaza la financiación de otros programas de ciencia espacial. [110] [95] Debido a que el presupuesto desbocado desvió fondos de otras investigaciones, un artículo de Nature de 2010 describió al JWST como "el telescopio que se comió la astronomía". [111]

Una revisión de los registros presupuestarios y los informes de estado de la NASA señaló que el JWST está plagado de muchos de los mismos problemas que han afectado a otros proyectos importantes de la NASA. Las reparaciones y pruebas adicionales incluyeron subestimaciones del costo del telescopio que no pudieron presupuestar las fallas técnicas esperadas, proyecciones presupuestarias perdidas y evaluación de componentes para estimar condiciones extremas de lanzamiento, extendiendo así el cronograma y aumentando los costos aún más. [95] [99] [112]

Una de las razones del crecimiento inicial de los costos es que es difícil pronosticar el costo de desarrollo y, en general, la previsibilidad del presupuesto mejoró cuando se alcanzaron los hitos iniciales del desarrollo. [95] A mediados de la década de 2010, todavía se esperaba que la contribución de los Estados Unidos costara 8.800 millones de dólares EE.UU. [95] En 2007, la contribución prevista de la ESA fue de unos 350 millones de euros. [113] Con la financiación estadounidense e internacional combinada, se prevé que el costo total, sin incluir las operaciones ampliadas, supere los 10 000 millones de dólares estadounidenses cuando se complete. [114] El 27 de marzo de 2018, los funcionarios de la NASA anunciaron que el lanzamiento de JWST se retrasaría hasta mayo de 2020 o más tarde, y admitieron que los costos del proyecto podrían superar el precio de 8.800 millones de dólares estadounidenses. [97]En el comunicado de prensa del 27 de marzo de 2018 que anunciaba el último retraso, la NASA dijo que publicará una estimación de costos revisada después de que se determine una nueva ventana de lanzamiento en cooperación con la Agencia Espacial Europea (ESA). [115] Si esta estimación de costos excede el límite de US $ 8 mil millones establecido por el Congreso en 2011, como se considera inevitable, la NASA tendrá que volver a autorizar la misión por parte de la legislatura. [116] [117]

En febrero de 2019, a pesar de expresar críticas por el crecimiento de los costos, el Congreso aumentó el límite de costos de la misión en 800 millones de dólares. [118] En octubre de 2019, el costo total estimado del proyecto alcanzó los 10.000 millones de dólares EE.UU. [35]

Asociación [ editar ]

La NASA, la ESA y la CSA colaboran en el telescopio desde 1996. La participación de la ESA en la construcción y el lanzamiento fue aprobada por sus miembros en 2003 y se firmó un acuerdo entre la ESA y la NASA en 2007. A cambio de una asociación plena, representación y acceso al observatorio para sus astrónomos, la ESA proporciona el instrumento NIRSpec, el conjunto de banco óptico del instrumento MIRI, un lanzador Ariane 5 ECA y mano de obra para respaldar las operaciones. [75] [119] La CSA proporcionará el sensor de guía fina y el espectrógrafo sin rendija del generador de imágenes de infrarrojo cercano, además de mano de obra para respaldar las operaciones. [120]

Países participantes
  •  Austria
  •  Bélgica
  •  Canadá
  •  República Checa
  •  Dinamarca
  •  Finlandia
  •  Francia
  •  Alemania
  •  Grecia
  •  Irlanda
  •  Italia
  •  Luxemburgo
  •  Países Bajos
  •  Noruega
  •  Portugal
  •  España
  •  Suecia
  •   Suiza
  •  Reino Unido
  •  Estados Unidos

Exhibiciones públicas y divulgación [ editar ]

Primer modelo a escala real en exhibición en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA (2005)

Un modelo de telescopio grande ha estado en exhibición en varios lugares desde 2005: en los Estados Unidos en Seattle , Washington ; Colorado Springs, Colorado ; Greenbelt, Maryland ; Rochester, Nueva York ; Manhattan , ciudad de Nueva York ; y Orlando, Florida ; y en otros lugares en París , Francia ; Dublín , Irlanda ; Montreal , Canadá ; Hatfield, Reino Unido ; y Munich , Alemania. El modelo fue construido por el contratista principal, Northrop Grumman Aerospace Systems. [121]

En mayo de 2007, un modelo a escala real del telescopio fue montado para su exhibición en el Smithsonian Institution 's National Air and Space Museum en el National Mall , Washington, DC El modelo se pretende dar a la visualización de un público mejor comprensión de la magnitud , escala y complejidad del satélite, además de despertar el interés de los espectadores por la ciencia y la astronomía en general. El modelo es significativamente diferente del telescopio, ya que el modelo debe soportar la gravedad y el clima, por lo que está construido principalmente de aluminio y acero que mide aproximadamente 24 por 12 por 12 metros (79 pies × 39 pies × 39 pies) y pesa 5.500 kilogramos (12.100 lb). [ cita requerida ]

El modelo se exhibió en el Battery Park de la ciudad de Nueva York durante el Festival Mundial de la Ciencia de 2010 , donde sirvió como telón de fondo para un panel de discusión con el premio Nobel John C. Mather , el astronauta John M. Grunsfeld y la astrónoma Heidi Hammel . En marzo de 2013, el modelo se exhibió en Austin para SXSW 2013 . [122] [123] Amber Straughn , la científica adjunta del proyecto para comunicaciones científicas, ha sido portavoz del proyecto en muchos eventos de SXSW desde 2013 en adelante, además de Comic Con, TEDx y otros lugares públicos. [124]

Misión [ editar ]

El JWST tiene cuatro objetivos clave:

  • para buscar luz de las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el Universo después del Big Bang
  • para estudiar la formación y evolución de las galaxias
  • comprender la formación de estrellas y sistemas planetarios
  • para estudiar los sistemas planetarios y los orígenes de la vida [125]

Estos objetivos se pueden lograr de manera más eficaz mediante la observación en luz infrarroja cercana en lugar de la luz en la parte visible del espectro. Por esta razón, los instrumentos del JWST no medirán la luz visible o ultravioleta como el telescopio Hubble, pero tendrán una capacidad mucho mayor para realizar astronomía infrarroja . El JWST será sensible a un rango de longitudes de onda de 0,6 (luz naranja) a 28 micrómetros (radiación infrarroja profunda a aproximadamente 100 K (−173 ° C; −280 ° F)).

JWST puede usarse para recopilar información sobre la luz tenue de la estrella KIC 8462852 , que fue descubierta en 2015, y tiene algunas propiedades anormales de curva de luz. [126]

Lanzamiento y duración de la misión [ editar ]

A partir de mayo de 2021 , el lanzamiento está previsto para octubre de 2021, en un cohete Ariane 5 de la Guayana Francesa . El observatorio se conecta al cohete Ariane 5 a través de un anillo adaptador de vehículo de lanzamiento que podría ser utilizado por una futura nave espacial para agarrar el observatorio y tratar de solucionar problemas graves de despliegue. Sin embargo, el telescopio en sí no es útil y los astronautas no podrían realizar tareas como intercambiar instrumentos, como con el telescopio Hubble. [2] Su tiempo de misión nominal es de cinco años, con una meta de diez años. [127] JWST necesita usar propulsor para mantener su órbita de halo alrededor de L2, lo que proporciona un límite superior a su vida útil diseñada, y está siendo diseñado para transportar suficiente para diez años. [128]La misión científica planificada de cinco años comienza después de una fase de puesta en servicio de seis meses. [128] Una órbita L2 es solo metaestable , por lo que requiere mantenimiento de una estación orbital , o un objeto se desviará de esta configuración orbital. [129]

Órbita [ editar ]

JWST no estará exactamente en el punto L2, sino que lo rodeará en una órbita de halo .
Dos vistas alternativas del telescopio espacial Hubble de la nebulosa Carina , comparando la astronomía ultravioleta y visible (arriba) e infrarroja (abajo). En este último se ven muchas más estrellas.

El JWST estará ubicado cerca del segundo punto de Lagrange (L2) del sistema Tierra-Sol, que está a 1.500.000 kilómetros (930.000 millas) de la Tierra, directamente opuesto al Sol. Normalmente, un objeto que gira alrededor del Sol más lejos que la Tierra tardaría más de un año en completar su órbita, pero cerca del punto L2, la atracción gravitacional combinada de la Tierra y el Sol permite que una nave espacial orbite el Sol en el mismo tiempo que tarda el Tierra. El telescopio circulará alrededor del punto L2 en una órbita de halo , que estará inclinada con respecto a la eclíptica , tendrá un radio de aproximadamente 800.000 kilómetros (500.000 millas) y tardará aproximadamente medio año en completarse. [27]Dado que L2 es solo un punto de equilibrio sin atracción gravitacional, una órbita de halo no es una órbita en el sentido habitual: la nave espacial está realmente en órbita alrededor del Sol, y la órbita de halo se puede considerar como una deriva controlada para permanecer en las proximidades. del punto L2. [130] Esto requiere algo de mantenimiento : alrededor2-4 m / s por año [131] del presupuesto total de150 m / s . [132] Dos juegos de propulsores constituyen el sistema de propulsión del observatorio. [133]

Astronomía infrarroja [ editar ]

Las observaciones infrarrojas pueden ver objetos ocultos en luz visible, como el HUDF-JD2 que se muestra aquí.

JWST es el sucesor formal del Telescopio Espacial Hubble (HST), y dado que su énfasis principal está en la astronomía infrarroja , también es un sucesor del Telescopio Espacial Spitzer . JWST superará con creces a ambos telescopios, pudiendo ver muchas más estrellas y galaxias mucho más antiguas. [134] La observación en el espectro infrarrojo es una técnica clave para lograr esto, debido al corrimiento al rojo cosmológico.y porque penetra mejor oscureciendo el polvo y el gas. Esto permite la observación de objetos más fríos y más tenues. Dado que el vapor de agua y el dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra absorben fuertemente la mayor parte del infrarrojo, la astronomía infrarroja terrestre se limita a rangos de longitud de onda estrechos donde la atmósfera absorbe con menos fuerza. Además, la atmósfera misma irradia en el espectro infrarrojo, a menudo abrumando la luz del objeto que se observa. Esto hace que un telescopio espacial sea preferible para la observación infrarroja. [135]

Cuanto más distante está un objeto, más joven parece: su luz ha tardado más en llegar a los observadores humanos. Debido a que el universo se está expandiendo , a medida que la luz viaja, se desplaza hacia el rojo y, por lo tanto, los objetos a distancias extremas son más fáciles de ver si se ven en el infrarrojo. [136] Se espera que las capacidades infrarrojas de JWST le permitan ver atrás en el tiempo a las primeras galaxias que se formaron unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang. [137]

La radiación infrarroja puede pasar más libremente a través de regiones de polvo cósmico que dispersan la luz visible. Las observaciones en infrarrojo permiten el estudio de objetos y regiones del espacio que estarían oscurecidas por el gas y el polvo en el espectro visible , [136] como las nubes moleculares donde nacen las estrellas, los discos circunestelares que dan origen a los planetas y los núcleos. de galaxias activas . [136]

Los objetos relativamente fríos (temperaturas inferiores a varios miles de grados) emiten su radiación principalmente en el infrarrojo, como lo describe la ley de Planck . Como resultado, la mayoría de los objetos que son más fríos que las estrellas se estudian mejor en el infrarrojo. [136] Esto incluye las nubes del medio interestelar , las enanas marrones , los planetas tanto del nuestro como de otros sistemas solares, cometas y objetos del cinturón de Kuiper que se observarán con el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI). [45] [137]

Algunas de las misiones en astronomía infrarroja que afectaron el desarrollo de JWST fueron Spitzer y la sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). [138] Spitzer mostró la importancia del infrarrojo medio, que es útil para tareas como la observación de discos de polvo alrededor de las estrellas. [138] Además, la sonda WMAP mostró que el universo estaba "iluminado" en el corrimiento al rojo 17, lo que subraya aún más la importancia del infrarrojo medio. [138] Ambas misiones se lanzaron a principios de la década de 2000, a tiempo para influir en el desarrollo de JWST. [138]

Operaciones y apoyo en tierra [ editar ]

El Space Telescope Science Institute (STScI), ubicado en Baltimore, Maryland , en el campus de Homewood de la Universidad Johns Hopkins , fue seleccionado como el Centro de Ciencias y Operaciones (S&OC) para JWST con un presupuesto inicial de US $ 162,2 millones destinado a respaldar las operaciones a través de el primer año después del lanzamiento. [139] En esta capacidad, STScI será responsable de la operación científica del telescopio y la entrega de productos de datos a la comunidad astronómica. Los datos se transmitirán desde JWST al suelo a través de la Red de espacio profundo de la NASA., procesado y calibrado en STScI, y luego distribuido en línea a astrónomos de todo el mundo. De manera similar a cómo se opera el Hubble, cualquier persona, en cualquier parte del mundo, podrá presentar propuestas para observaciones. Cada año, varios comités de astrónomos revisarán por pares las propuestas enviadas para seleccionar los proyectos a observar en el próximo año. Los autores de las propuestas elegidas normalmente tendrán un año de acceso privado a las nuevas observaciones, después del cual los datos estarán disponibles públicamente para que cualquier persona los descargue del archivo en línea de STScI.

El ancho de banda y el rendimiento digital del satélite están diseñados para operar a 458 gigabits de datos por día durante la duración de la misión. [35] La mayor parte del procesamiento de datos en el telescopio se realiza mediante computadoras convencionales de placa única. [140] La conversión de los datos científicos analógicos a formato digital se realiza mediante el SIDECAR ASIC (Sistema de digitalización de imágenes, mejora, control y recuperación de circuitos integrados específicos de aplicaciones ). La NASA declaró que el SIDECAR ASIC incluirá todas las funciones de una caja de instrumentos de 9,1 kilogramos (20 libras) en un paquete de 3 cm y consumirá solo 11 milivatios de potencia. [141]Dado que esta conversión debe realizarse cerca de los detectores, en el lado frío del telescopio, el uso de baja potencia de este IC será crucial para mantener la baja temperatura requerida para el funcionamiento óptimo del JWST. [141]

Implementación posterior al lanzamiento [ editar ]

Casi un mes después del lanzamiento, se iniciará una corrección de trayectoria para colocar el JWST en una órbita de Halo en el punto L2 Lagrange . [142] [ aclaración necesaria ]

Una vez en posición, JWST pasará por el proceso de desplegar su parasol, espejo y brazo, que tomará alrededor de tres semanas. [143] El espejo está dividido en tres piezas que se colocarán en su lugar con motores. [143]

  • Cronograma planificado de implementación posterior al lanzamiento del JWST [2]

Animación de la trayectoria del telescopio espacial James Webb
Vista polar
Vista ecuatorial

Asignación del tiempo de observación [ editar ]

El tiempo de observación del JWST se asignará a través de un programa de Observadores Generales (GO), un programa de Observaciones de Tiempo Garantizado (GTO) y un programa de Ciencias Discrecionales de Salida Temprana (DD-ERS) del Director. [144] El programa GTO proporciona tiempo de observación garantizado para los científicos que desarrollaron componentes de hardware y software para el observatorio. El programa GO brinda a todos los astrónomos la oportunidad de solicitar tiempo de observación y representará la mayor parte del tiempo de observación. Los programas GO serán seleccionados mediante revisión por pares por un Comité de Asignación de Tiempo (TAC), similar al proceso de revisión de propuestas utilizado para el Telescopio Espacial Hubble. Se espera que el tiempo de observación del JWST esté muy sobreuscrito.

Programa de ciencia de lanzamiento anticipado [ editar ]

Ventanas atmosféricas en el infrarrojo: gran parte de este tipo de luz se bloquea cuando se ve desde la superficie de la Tierra. Sería como mirar un arcoíris pero solo ver un color.

En noviembre de 2017, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial anunció la selección de 13 programas de Ciencia de Liberación Temprana Discrecional (DD-ERS) del Director, elegidos a través de un proceso de propuesta competitivo. [145] Las observaciones para estos programas se obtendrán durante los primeros cinco meses de operaciones científicas del JWST después del final del período de puesta en servicio. Se otorgó un total de 460 horas de tiempo de observación a estos 13 programas, que abarcan temas científicos que incluyen el Sistema Solar , exoplanetas , estrellas y formación estelar , galaxias cercanas y distantes , lentes gravitacionales y cuásares .

Programa de Observadores Generales [ editar ]

La selección de los programas GO del ciclo 1 se anunció el 30 de marzo de 2021. En la revisión de la propuesta del ciclo 1, se aprobaron 266 propuestas, incluidos 13 programas grandes y de tesorería. [146]

Ver también [ editar ]

  • Cronología del telescopio espacial James Webb
  • Lista de los telescopios infrarrojos más grandes
  • Lista de los telescopios ópticos reflectores más grandes
  • Lista de telescopios espaciales
  • Telescopio espacial Nancy Grace Roman , puede lanzarse en la década de 2020
  • New Worlds Mission (ocultador propuesto para el JWST)
  • Cosmología física
  • Diseño de naves espaciales
  • Control térmico de la nave espacial
  • Paneles solares en naves espaciales
  • Bus satélite
  • Control de actitud

Notas [ editar ]

  1. ^ "Desconcertado", en este contexto, significa encerrado en un tubo de manera similar a un telescopio óptico convencional, lo que ayuda a evitar que la luz parásita ingrese al telescopio desde un lado. Para ver un ejemplo real, consulte el siguiente enlace: Freniere, ER (1981). "Diseño de primer orden de deflectores ópticos". Serie de conferencias de la Sociedad de Ingenieros de Instrumentación Fotoóptica (SPIE), Diseño de primer orden de deflectores ópticos . Dispersión de radiación en sistemas ópticos. 257 . págs. 19-28. Código Bibliográfico : 1981SPIE..257 ... 19F . doi : 10.1117 / 12.959598 .

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

Recursos de la biblioteca sobre
el telescopio espacial James Webb
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  • Recursos en otras bibliotecas
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Enlaces externos [ editar ]

  • Glosario de JWST
  • JWST web oficial en español
  • Cronología de logros de JWST
  • Informe de progreso de JWST, 2017