Cuaderno de bitácora

El Telescopio Espacial Hubble

El Telescopio Espacial Hubble es uno de los ingenios humanos más científicamente prolíficos, cuyas fotografías han dado la vuelta al mundo no sólo en las revistas especializadas, sino también en la prensa comercial. En este artículo daremos un repaso a la historia y logros de este telescopio espacial.

1. Breve historia de los telescopios.

Antes del siglo XVII la única forma de observar el Universo era a simple vista. Esta limitación hacía que los astrónomos no pudieran observar detalladamente los cometas, ni el Sol, ni la Luna ni los cinco planetas que conocían. Además, tampoco podían detectar los millones de estrellas que son débiles y que son invisibles al ojo humano. Por eso, el modelo del Cosmos que tenían hace unos cuantos siglos estaba limitado a lo que el ojo desnudo puede contemplar del cielo estrellado.

El primer telescopio fue ideado en 1609 por Galileo Galilei en Italia. Este eminente astrónomo fue la primera persona en dirigir el anteojo con dos lentes que él mismo construyó hacia los cielos. Con este aparato revolucionó la Ciencia de su época y la visión que hasta el momento se tenía del Cosmos. Este «anteojo», aunque muy modesto, hizo que el Universo se redujera en 5 magnitudes, pues estos eran los aumentos de los que disponía el telescopio de Galileo. Éste pudo ver los cráteres de la Luna, las fases de Venus, los satélites de Júpiter, las manchas del Sol e incluso vio, pero sin llegar a resolverlos, los anillos de Saturno. Galileo Galilei fue la primera persona que vio el Universo cinco veces más cerca.

Todos estos descubrimientos se quedan algo cortos cuando los comparamos con la verdadera aportación del telescopio a la Ciencia. El anteojo de Galileo no sólo hacía aumentar de tamaño los objetos, tanto terrestres como celestes. Galileo Galilei descubrió que mirando a través de las lentes, se veían estrellas que a simple vista no se podían distinguir porque eran muy débiles, y que la Vía Láctea era en realidad un reguero de miles de estrellas tan juntas que a simple vista forman una nebulosa.

Aunque muchos siguieron la estela de Galileo y construyeron muchos más telescopios de lentes, pulirlas era una tarea muy delicada y sobre todo hartamente difícil cuanto más grandes eran los vidrios. La astronomía tuvo que esperar hasta la llegada de Isaac Newton. Newton, que investigó la ciencia de la óptica, inventó un telescopio basado en espejos en vez de lentes. Los espejos eran mucho más fáciles de pulir y poco después William Herschel con un telescopio newtoniano descubría un nuevo planeta: Urano.

Aunque se han llegado a construir telescopios muy grandes, con espejos de 5 y 8 metros de diámetro, su capacidad para observar detalles queda siempre limitada a la que impone la atmósfera de la Tierra. Telescopios más grandes implican estrellas más débiles, pero como la atmósfera emborrona la imagen a partir de cierta resolución, es imposible conocer si esas estrellas débiles en realidad son dos muy juntas. ¿Cómo solventar este problema?

2. La prehistoria del Telescopio Espacial.

No fue hasta el año 1923 cuando el científico germano Hermann Orberth propuso la construcción de un observatorio en el espacio. La carrera espacial comenzó en 1957 con el lanzamiento del satélite Sputnik. En 1962, cuatro años después de que se fundara la NASA, un grupo de científicos estadounidense propuso la creación de un gran telescopio espacial, declaración que se repitió posteriormente en varias ocaciones.

Los primeros satélites artificiales de carácter astronómico lanzados por la NASA fue en los años 1968 y 1972. Con estos dos satélites se demostró la necesidad de tener un telescopio mayor, mejor y que durara varios años. La aceptación del proyecto de la lanzadera espacial ayudó a decidir también la propuesta del Telescopio Espacial.

En el año 1973 un grupo de científicos de la NASA propuso las líneas generales de construcción de este gran telescopio orbitante cuyas especificaciones fueron revisadas y ampliadas por otro grupo más numeroso en 1977. Ese mismo año el Congreso estadounidense aprobó la partida presupuestaria. Dos años antes, en 1975, la Agencia Espacial Europea (ESA) se había involucrado en el proyecto.

Dos organismos se hiceron cargo de la diseño, desarrollo y construcción del telescopio espacial. El primero fue el Centro de Vuelos Espaciales Marshall (Alabama, EE.UU) y el segundo fue el Centro de Vuelos Espaciales Goddar (Maryland, EE.UU).

Para la construcción del telescopio fueron contratados las empresas aeroespaciales Perkin-Elmer Corp. y Lockheed Missiles & Space Company. La primera se encargaría de desarrollar los sistemas ópticos y los sensores de guía, mientras que la segunda fabricaría la estructura, los sistemas de soporte y finalmente ensamblaría todo el satélite. La ESA, por su parte, desarrollaría los paneles solares y uno de los instrumentos científicos.

El proceso de construcción sería eterno, dilatándose durante casi una década. El espejo principal estaba acabado desde 1981 y el ensamblaje óptico fue entregado para la integración en el satélite en 1984. Los instrumentos científicos estaban disponibles desde 1983 para su calibración. El ensamblaje estaba íntegramente concluido en 1985.

Pero el lanzamiento tuvo que ser pospuesto. Previsto inicialmente para 1986, el desastre del transbordador Challenger en enero de ese mismo año obligó a un parón de la carrera espacial estadounidense durante varios años hasta verificar y corregir los defectos de las lanzaderas espaciales. Durante ese tiempo, los ingenieros verificaron una y otra vez los instrumentos del telescopio.

Por fín, en el mes de abril del año 1990, el transbordador Discovery transportó en su bodega al Telescopio Espacial Hubble fuera de la superficie de la Tierra.

3. El Telescopio Espacial.

El Telescopio Espacial Hubble es un satélite artificial que orbita a la Tierra, al igual que otros como el Meteosat. Sin embargo, la diferencia más notable es que dirige sus instrumentos hacia el espacio en lugar de hacia nuestro planeta.

La arquitectura principal no difiere mucho de un telescopio terrestre. Es un tubo cilíndrico, en cuyo interior reside un gran espejo de 2,5 metros de diámetro. Comparado con otros telescopios terrestres no es gran cosa, ya que los más grandes (como los Keck I y II en Hawai) superan los 8 metros.

El espejo principal colecta la luz y la focaliza a un espejo secundario situado en la boca del telescopio, que a su vez refleja la luz hacia los instrumentos situados por detrás del primario gracias a una abertura en su centro.

Los instrumentos se encargan de recoger la luz y convertirla en datos informáticos para su envío a la Tierra. Curiosamente, el Telescopio Espacial Hubble utiliza otros satélites artificiales de comunicaciones para estar permanentemente en contacto con el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), en Baltimore (EE.UU). Esto es así ya que el Hubble no es un satélite geoestacionario, sino que da una vuelta alrededor de la Tierra cada 90 minutos, a una altura de 600 Kms sobre la superficie.

La arquitectura de este singular telescopio es modular, pensando en las misiones de servicio que los astronautras del transbordador espacial realizan. En 1993, fue sustituido uno de los instrumentos científicos e instalado un aparato (denominado COSTAR) para corregir el defectuoso pulido del espejo primario, por el cual las imágenes se obtenían borrosas. En 1997, otra misión de servicio, cambió también varios de los instrumentos por otros mucho más sensibles y construidos con tecnología punta.

Afortunadamente para el Telescopio Espacial Hubble, los astronautas también recuperan su órbita original. Aunque este telescopio espacial esté situado a 600 Kms de altura, el rozamiento con la ténue atmósfera terrestre hace que su órbita frene y por tanto descienda 400 metros de altitud por año.

Esta órbita baja y el frenado de la atmósfera, además, hace que sea difícil conocer la posición exacta del Telescopio. Con dos días de diferencia, la incertidumbre crece 30 Kms, por lo que con conocer con 44 días de antelación dónde estará el Hubble se convierte en un enigma de uno 4000 Kms. Por lo tanto, no es posible planificar con meticulosidad la agenda de observaciones puesto que no se sabe si la región a estudiar será visible.

4. Observando con el Telescopio Espacial.

El Telescopio Espacial Hubble girar libremente en los tres ejes, aunque estea libertad queda limitada por algunas restricciones obligadas. El satélite debe orientar siempre los paneles hacia el Sol y éste debe calentar la misma cara del ingenio. Tampoco puede observar objetos que queden a menos de 50° del Sol, ni a 15,5° del limbo de la Tierra ni a 9° de la Luna. Afortunadamente, los instrumentos del Telescopio Espacial son demasiado sensibles para observar estos brillantes cuerpos celestes.

Para localizar un objeto celeste el Telescopio Espacial Hubble se guía por un catálogo de estrellas. El Instituto Científico del Telescopio Espacial las selecciona del Catálogo de Estrellas Guías (Guide Star Catalogue, GSC) que esta misma institución preparó para tal fin usando el Atlas Celeste del Monte Palomar. El GSC consiste en 18 millones de estrellas que llegan hasta la magnitud 14.5.

Pero si la precisión del campo a observar lo requiere, se pueden realizar las observaciones «en directo» para ayudar a dirigir desde Tierra al Telescopio Espacial Hubble.

5. Conclusión.

El Telescopio Espacial, aún siendo de proporciones pequeñas, nos ofrece la posibilidad de llegar más lejos y disfrutar de los fenómenos más dispares e impresionantes que ocurrieron y ocurren en el Universo. Aunque es una de las misiones más costosas económicamente, también es de las que más están aportando al avance de la Astronomía y del saber humano.

6. Bibliografía.

- «The History of the Hubble Space Telescope». NASA K-12 Internet, Live from the Hubble Space Telescope.
- «The Hubble Space Telescope», Palle Müller. WWW-STScI.
- «Fundamentos de Astronomía», Michael Seeds. Ed. Omega.

Víctor R. Ruiz
4 ago 1998

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