Un telescopio miope que se superó a si mismo

• El Hubble es el más sofisticado de los telescopios espaciales
• Está diseñado para ser reparado en órbita
• Se espera que permanezca en servicio al menos hasta 2014

Sin duda alguna el telescopio espacial Hubble es uno de los instrumentos científicos que mejores resultados ha obtenido a lo largo de su carrera.  También es una de las misiones espaciales, en este caso una misión conjunta de la NASA y la Agencia Espacial Europea, que más rentable ha salido en cuanto a sus resultados comparados con sus costes.

Pero por muy sofisticado que sea el Hubble, y tecnológicamente lo es, en el fondo no deja de ser un heredero del telescopio reflector descrito por Laurent Cassegrain en 1672.  Y es que en efecto, centrándonos en su sistema óptico, y simplificando un poco la descripción, el Hubble no es más que un tubo de 13,2 metros de largo y 4,2 de diámetro en el que un par de espejos enfocan la luz que llega de estrellas, planetas, y otros objetivos astronómicos, sobre los instrumentos de a bordo.

“El Hubble usa dos espejos hiperbólicos“

La diferencia principal con el telescopio de Cassegrain es que en lugar de usar un espejo primario cóncavo y un espejo secundario convexo el Hubble usa dos espejos hiperbólicos, en lo que es conocido como un diseño Ritchey-Chrétien, que es el más preciso posible para un telescopio reflector.  La otra gran diferencia del Hubble con un telescopio más convencional es que en lugar de un visor el Hubble tiene sitio para cinco instrumentos distintos, cada uno de ellos diseñado para un tipo diferente de observación.

En ese sentido, se le puede comparar con una cámara réflex tradicional, en las que se cambiaba el objetivo y la película según la foto que se quisiera tomar.

En el caso del Hubble, además, el "tubo" que forma su cuerpo es el que aloja también todos los sistemas auxiliares que le permiten comunicarse con el control de la misión, las baterías que lo hacen funcionar, aunque también tiene un par de paneles solares para producir electricidad cuando le da el Sol, y los giróscopios que ayudan a mantenerlo estable.

Capas para protegerse de la temperatura

El cuerpo del Hubble está también diseñado para protegerlo de las grandes variaciones de temperatura que sufre al pasar una y otra vez de estar a la luz del Sol a quedar en la sombra de la Tierra. Para ello tiene múltiples capas aislantes que protegen un esqueleto de aluminio reforzado por plásticos reforzados con fibra de carbono que mantiene los instrumentos y sistemas de a bordo firmemente en su sitio. En total el telescopio pesa 11 toneladas.

Otra peculiaridad del Hubble es que, a diferencia de otros telescopios espaciales que ya existían -el Hubble no fue el primero en ser lanzado- estaba pensado para que se pudieran realizar tareas de mantenimiento en él estando en órbita, lo que no sólo ha resultado fundamental para ir prolongando su carrera reparando componentes estropeados o desgastados e instalándole nuevos instrumentos de observación, sino que ha sido fundamental para que el Hubble haya tenido una carrera tan destacada.

Y es que cuando fue lanzado y puesto en servicio el Hubble era miope.  Un error en el pulido del espejo principal hacía que la calidad de las imágenes, aunque de mayor calidad que las de un telescopio terrestre, quedaba muy lejos de aquella para la que había sido diseñado el telescopio.

Proceso de pulidoProceso de pulido

Esto no impedía realizar ciertas observaciones, pero hacía al Hubble inútil para muchas de las tareas que se querían acometer con él.  Lo más increíble es que en Perkin-Elmer, la empresa que ganó el concurso para fabricar el espejo, habían utilizado hasta tres instrumentos distintos para comprobar que el espejo principal tuviera la forma adecuada, y aunque dos de ellos indicaban claramente el error, por algún motivo los responsables de la empresa decidieron fiarse del que consideraban como calibrador principal, que como se descubriría después estaba mal montado.

“Un error hizo que el espejo fuera demasiado plano en sus bordes“

El error hacía que el espejo, aunque probablemente era el pulido con más precisión hasta la fecha, fuera demasiado plano en sus bordes por 2,2 micrómetros.  Un micrómetro es la milésima parte de un milímetro, pero para el Hubble esto tenía consecuencias catastróficas.

Afortunadamente, una vez descubierto el error y caracterizados su errores, la posibilidad de reparar el Hubble en órbita acudió en su rescate, y en la primera misión de mantenimiento,  llevada a cabo en diciembre de 1993, se le instaló al Hubble un sistema óptico conocido como COSTAR que a todos los efectos hacía la función de unas gafas y por fin le permitía enfocar correctamente.

Instalación del COSTARInstalación del COSTAR

Para ello, de todos modos, hubo que sacrificar el Fotómetro de Alta Velocidad, pues su sitio fue ocupado por este sistema.  Pero a partir de entonces, y empezando por la Cámara Planetaria y de Gran Angular 2, instalada en aquella primera misión de mantenimiento, todos los instrumentos que se fueron instalando en el Hubble ya estaban diseñados para incorporar las ópticas necesarias para corregir el defecto del espejo principal.

Comparativa de las imágenes captadas por el Hubble antes y después de la reparaciónComparativa de las imágenes captadas por el Hubble antes y después de la reparación

Así, para 2002 el COSTAR dejó de ser necesario, aunque no sería retirado hasta 2009, cuando fue sustituido por el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos en la misión STS-125, la última misión de mantenimiento del Hubble.  Tras esta misión el Hubble cuenta con cinco instrumentos que le permiten realizar observaciones en los espectros de la luz visible, el ultravioleta, y el infrarrojo cercano.  Estos son:

• El NICMOS, un instrumento para observaciones en el infrarrojo, aunque el Hubble no está optimizado para este tipo de longitudes de onda pues sus aunque este instrumento está refrigerado para minimizar las interferencias, los espejos del Hubble son mantenidos a una temperatura constante de 15 grados, lo que interfiere con este tipo de observaciones.
• La cámara avanzada para sondeos, que es la cámara más sensible del Hubble para observaciones de objetos lejanos, con una excepcional sensibilidad, y con la que se ha podido crear imágenes como el Campo Ultra Profundo del Hubble, la imagen más profunda del universo jamás tomada en luz visible. La ACS, de todos modos, está parcialmente estropeada, pues uno de sus  tres canales, el de alta resolución, no funciona a causa de un fallo  eléctrico.

La ACS lista para ser embarcada

• La Cámara de Gran Angular 3, diseñada para trabajar en el espectro de la luz visible y del infrarrojo cercano y con un amplio campo de visión.   Esta cámara está construida reciclando en parte la Cámara de Gran Angular original del Hubble, traída de vuelta en diciembre de 1993 al ser sustituida por la Cámara de Gran Angular 2.

Versión 2  de esta cámara VS. versión 3Versión 2  de esta cámara VS. versión 3

• El Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos, que trabaja en el ultravioleta observando objetivos muy débiles, y que tiene como objetivo estudiar los orígenes de las estructuras más grandes del universo, la formación y evolución de las galaxias, y el origen de los sistemas planetarios y estelares.
• El STIS, un espectrómetro que realizó numerosas observaciones, incluyendo la del primer espectro de un planeta extrasolar, HD 209458b. Este instrumento se había estropeado en 2004, después de durar dos años más de lo previsto, por un fallo de su electrónica, aunque fue reparado durante la misión STS-125.

Los sensores del Hubble

Además, el Hubble dispone de tres instrumentos conocidos como Sensores de Guía Fina, que se utilizan para mantenerlo apuntado en la dirección precisa mediante la observación de estrellas, detectando cualquier movimiento aparente de estas que a su vez indica que el Hubble se está moviendo, y pasando esta información al sistema de control de actitud de a bordo para que lo corrija cualquier movimiento no deseado.

Pero son lo suficientemente sensibles como para ser utilizados también en observaciones astronómicas para determinar si puede haber planetas en órbita alrededor de una estrella, si ciertas estrellas son en realidad estrellas dobles, o para medir el diámetro angular de estrellas, galaxias, etc.

Todos los datos generados por estos instrumentos son almacenados en la memoria interna del telescopio -algo así como un pen drive a lo grande- y un par de veces al día son enviados por radio a un par de antenas situadas en la Instalación de Pruebas de White Sands, desde donde son reenviados al Centro de vuelo espacial Goddard y al  Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial para ser archivados.

Si los datos han sido obtenidos a petición de un investigador concreto, sólo él y quien él diga tienen acceso a estos durante un año, periodo que en algunos casos se puede extender o reducir, aunque al final son hechos públicos.

“En 2014 está previsto el lanzamiento de su sucesor“

Los datos de calibración o aquellos obtenidos en los periodos de observación del director del proyecto son publicados inmediatamente.  Después de la última misión de mantenimiento se espera que el Hubble pueda seguir en servicio al menos hasta 2014, cuando está previsto el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb, al que se podría considerar su sustituto, aunque en realidad será menos versátil ya que está pensado sólo para trabajar en el infrarrojo y no está previsto que se pueda realizar mantenimiento alguno en él una vez lanzado.

De todos modos, lo más probable es que el Hubble dure más de lo previsto y que aún siga unos cuantos años más haciendo de las suyas.