Telescopio (Observatorio) Espacial

¿Que Es Un Telescopio (Observatorio) Espacial?

Un observatorio espacial, también conocido como telescopio espacial, es un satélite artificial o sonda espacial que se utiliza para la observación de planetas, estrellas, galaxias y otros cuerpos celestes de forma similar a un telescopio en tierra. Se han lanzado una cantidad importante de telescopios espaciales a órbita desde que Cosmos 215, considerado el primer observatorio espacial,​ fuese lanzado el 18 de abril de 1968, proporcionando mayor información y conocimiento del cosmos.

¿Cuales Son Las Razones De Su Uso?

Existe varias razones para que la observación desde el espacio sea deseable, debido a que evita algunos problemas que tienen los observatorios en tierra. Los beneficios de los observatorios espaciales son:

• Un telescopio en el espacio no sufre la contaminación lumínica producida por las ciudades cercanas. Además, no está afectado por el titilar producido debido a las turbulencias térmicas del aire.
• La atmósfera terrestre añade una distorsión importante en las imágenes, conocida como aberración óptica. La capacidad de resolución de los telescopios en tierra se reduce de forma importante. Un telescopio espacial no observa a través de la atmósfera, por lo que su capacidad siempre rinde cerca del máximo teórico. Este problema para los telescopios en tierra se ha resuelto de forma parcial con el uso de óptica adaptativa, como en el Very Large Telescope, pero son complejos y no solucionan el problema completamente.
• La atmósfera, además, absorbe una porción importante del espectro electromagnético, por lo que algunos observaciones son prácticamente imposibles de realizar desde tierra. La Astronomía de rayos-X no se realiza desde la Tierra, sino desde telescopios espaciales como el Chandra o el XMM-Newton. Otras porciones del espectro electromagnético, como las ondas infrarrojas o las ultravioletas, también son filtradas por la atmósfera.

Algunas Desventajas Que Sufren Estos Observadores.

• El coste elevado, principalmente en el lanzamiento. Los costes para utilizar un cohete de tamaño medio pueden alcanzar los 250 millones de dólares, y utilizar el transbordador espacial duplica ese precio.
• La imposibilidad de mantenimiento. Excepto el telescopio espacial Hubble, que ha recibido mantenimiento por parte de misiones del transbordador espacial, si un observatorio espacial no funciona no puede ser reemplazado.
• La vida útil corta. La mayoría de los telescopios espaciales deben ser refrigerados y cuando los líquidos de refrigeración se terminan no se puede llenar el depósito con líquido nuevo. Sin embargo, los telescopios espaciales no necesitan un mantenimiento periódico ya que no está afectado de las condiciones bajo atmósfera.

Los observatorios espaciales se pueden dividir en dos clases generales: aquellos cuya misión es inspeccionar todo el cielo y los telescopios que sólo hacen observaciones de partes escogidas del firmamento. Muchos de los observatorios espaciales ya han completado sus misiones, mientras que otros están en funcionamiento. Los satélites y sondas espaciales para la observación astronómica han sido lanzados por la NASA, la ESA y la JAXA.

Los Grandes Observatorios de la NASA

La serie Grandes Observatorios de la NASA son cuatro telescopios espaciales de gran potencia. Cada telescopio ha tenido un coste similar y han servido para ampliar los conocimientos en Astronomía. Las cuatros misiones han examinado una parte del espectro electromagnético a la que estaban diseñados.

• Telescopio espacial Hubble:(en inglés, Hubble Space Telescope o HST) conocido previamente como Space Telescope (ST). Observa principalmente la zona del espectro visible y la zona del ultravioleta cercano. Fue lanzado al espacio el 24 de abril de 1990 y se trata de un proyecto conjunto entre la NASA y la ESA. Una misión de servicio del transbordador espacial de 1997 le dotó de capacidad de observar infrarrojo cercano.

• Observatorio de Rayos Gamma Compton: (Compton Gamma Ray Observatory o CGRO) conocido previamente como Gamma Ray Observatory (GRO). Observaba principalmente rayos gamma, aunque también rayos X duros. Sus giroscopios comenzaron a fallar por lo que se tuvo que elegir entre dejarlo sin control o destruirlo. Se escogió esto último y el 4 de junio de 2000 cayó sobre el Océano Pacífico.

• Observatorio de rayos X Chandra: (Chandra X-ray Observatory o CXO) conocido previamente como Advanced X-ray Astronomical Facility (AXAF). Observa principalmente rayos X blandos. Se ha utilizado para el estudio de galaxias lejanas y sigue en funcionamiento.

• Telescopio espacial Spitzer: (Spitzer Space Telescope o SST) conocido previamente como Space Infrared Telescope Facility (SIRTF). Observa el espectro infrarrojo. Es el último y fue lanzado el 24 de agosto de 2003.

Otros Observatorios Espaciales

• IRAS, que realizó el primer rastreo completo en infrarrojos del cielo, además de descubrir discos de polvo y gas en muchas estrellas cercanas como Fomalhaut, Beta Pictoris y Vega. Dejó de funcionar en 1983 y se destruyó al reentrar a la atmósfera.
• Astron, un telescopio de ultravioletas de la extinta URSS. Funcionó desde 1983 a 1989.
• Granat, un telescopio de rayos X y rayos gamma soviético. Funcionó desde 1983 a 1998.
• Observatorio Espacial Infrarrojo o ISO, una misión de la Agencia Espacial Europea, tras el IRAS y llevó a cabo observaciones en longitudes de onda de infrarrojos.
• Corot, una misión de la Agencia Espacial Francesa y la ESA que se lanzó en diciembre de 2006. Se trata de la primera misión para buscar planetas rocosos alrededor de otras estrellas.
• International Ultraviolet Explorer o IUE, un observatorio de la NASA, ESA y el Reino Unido que se lanzó en 1978 con una vida útil planeada de tres años, aunque funcionó hasta 1996.
• SOHO, un observatorio solar que sigue funcionando y se utiliza para el estudio de la corona solar y las zonas magnéticas.
• SCISAT-1, un satélite canadiense que observa la parte superior de la atmósfera terrestre con un espectrómetro de infrarrojos.
• Uhuru, el primer observatorio espacial de rayos X. Se lanzó el 12 de diciembre de 1970, funcionando hasta 1973.
• HEAO-1 y HEAO-2, observatorios de rayos X de 1977 y 1978 respectivamente.
• Hipparcos, un satélite para medir el paralaje estelar. A pesar de sus problemas operativos, revisó la distancia a la estrella variable Cefeida con gran precisión.
• MOST, el primer y único telescopio espacial de la Agencia Espacial Canadiense, lanzado en 2003, se trata del telescopio espacial más pequeño del mundo de 63 cm de alto y 53 kg de peso. Se espera que funcione al menos cinco años.
• ASTRO-F, construido por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial, con colaboración de coreanos y europeos, se lanzó en febrero de 2006 y realizará un mapa de profundidad del cielo en infrarrojo medio y lejano.
• Swift, un observatorio dedicado al estudio de las explosiones de rayos gamma o GRB que se lanzó en 2004.
• INTEGRAL, un observatorio de la ESA lanzado el 17 de octubre de 2002 para la detección de la radiación energética que proviene del espacio. Se trata del observatorio de rayos gamma más sensible hasta ahora lanzado.
• WMAP o Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, es una misión de la NASA para registrar la temperatura que existe en la radiación de fondo de microondas. Se lanzó el 30 de junio de 2001.

Observatorios Espaciales Proyectados.

• El Telescopio Espacial James Webb que sustituirá al telescopio espacial Hubble.

• El Telescopio Espacial Atlas Telescopio en estudio por parte de la NASA.

• El ACESat, en estudio por parte de la NASA, para búsqueda de planetas habitables en el sistema Alfa Centauri.

¿Cual Fue El Primer Telescopio Espacial y Cuando y Donde Fue Lanzado?

El 24 de abril de 1990 la NASA lanzaba al espacio el primer telescopio espacial de la historia, el Hubble. A las 8:33 de ese día la lanzadera espacial Discovery despegó de la base de Cabo Cañaveral en Florida para desarrollar una misión espacial de cinco días cuyo objeto era poner en órbita el telescopio Hubble. El Hubble, cuyo coste rondó los 2.000 millones de dólares, fue el fruto de cerca de 20 años de trabajo. Una vez en el espacio, el telescopio se desacopló del Discovery quedando así en órbita el día 25 de abril. Situado a 575 Km sobre la superficie de la Tierra, el Hubble completa su órbita alrededor de nuestro planeta cada 96 minutos. Con un espejo principal de 24,4 m de diámetro el telescopio, cuyo nombre rinde homenaje al astrónomo Edwin P. Hubble, es capaz de captar imágenes en zonas remotas del Universo que han aportado información inédita sobre el origen y evolución del mismo.

Telescopio Espacial Hubble

El telescopio espacial Hubble (en inglés Hubble Space Telescope o HST por sus siglas), o simplemente Hubble, es un telescopio que orbita en el exterior de la atmósfera, en órbita circular alrededor del planeta Tierra a 593 kilómetros sobre el nivel del mar, con un período orbital entre 96 y 97 minutos. Bautizado en honor del astrónomo Edwin Hubble, fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 en la misión STS-31 como un proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea, inaugurando el programa de Grandes Observatorios. El Hubble puede obtener imágenes con una resolución ópticamayor de 0,04 segundos de arco.

Una de las características del Hubble era la posibilidad de ser visitado por astronautas en las llamadas misiones de servicio (SM, por sus siglas en inglés). Durante las misiones de servicio se podían arreglar elementos estropeados, instalar nuevos instrumentos y elevar la órbita del telescopio. Se realizaron cinco misiones de servicio (SM1, SM2, SM3A, SM3B y SM4). La última tuvo lugar en mayo de 2009 y en ella se produjo la mejora más drástica de la capacidad instrumental del Hubble, al instalarse dos nuevos instrumentos (WFC3 y COS), repararse otros dos (ACS y STIS) y mejorar otro más (FGS).​ Su sucesor científico será el telescopio espacial James Webb (JWST), cuyo lanzamiento está previsto para el año 2020.La ventaja de disponer de un telescopio más allá de la distorsión que produce la atmósfera terrestre es esencialmente que de esta manera se pueden eliminar los efectos de la turbulencia atmosférica. Además, la atmósfera absorbe fuertemente la radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo, disminuyendo la calidad de las imágenes e imposibilitando la adquisición de espectros en ciertas bandas caracterizadas por la absorción de la atmósfera terrestre. Los telescopios terrestres se ven también afectados por factores meteorológicos (presencia de nubes) y la contaminación lumínica ocasionada por los grandes asentamientos urbanos, lo que reduce las posibilidades de ubicación de telescopios terrestres.

Datos Recogidos Sobre El Origen Del Universo

El Hubble está logrando que los teóricos se replanteen algunas de sus ideas respecto a la edad del universo. De hecho, la idea actual se encuentra ante una paradoja. Los datos más recientes que ha proporcionado el Hubble, según Wilford, escritor de asuntos científicos del periódico The New York Times, «indican de manera convincente que el universo puede ser mucho más joven de lo que calculaban los científicos. Tal vez no tenga más de ocho mil millones de años», en vez de los cálculos anteriores, que le asignaban catorce mil millones aproximadamente. El problema radica en que «se da por seguro que algunas estrellas tienen unos doce mil millones de años».

Las Misiones De Servicio

Ya desde su diseño, el Hubble se concibió como un telescopio espacial que podría ser visitado por el transbordador espacial. Las razones para esa capacidad son:

• Poder reparar elementos estropeados. El espacio es un entorno agresivo para un satélite debido al efecto sobre los elementos electrónicos de las partículas elementales cargadas que se desplazan a gran velocidad y a la posibilidad de impactos con micropartículas. Por ese motivo, estaba claro desde el principio que algunas partes del Hubble fallarían en un plazo no muy largo.
• Instalar nuevos instrumentos, ya sean instrumentos científicos u otras partes del telescopio. Dada la rápida evolución de la tecnología, los detectores u ordenadores (por poner dos ejemplos) disponibles durante la larga vida del telescopio son superiores a los que originalmente se instalaron antes de su lanzamiento. Las visitas del transbordador permite actualizar esos elementos y así mejorar la capacidad del Hubble.
• Mantener la órbita del telescopio. Debido al rozamiento con la atmósfera (muy tenue pero no inexistente a esa altura), el telescopio se frena muy lentamente y, como consecuencia de la atracción gravitatoria terrestre, pierde altura. Cada vez que el transbordador espacial lo visita, lo empuja a una órbita ligeramente más alta.

La Primera Misión De Servicio

La primera misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Endeavour (STS-61) en diciembre de 1993 y tuvo una duración de diez días. El plan de la SM1 estuvo fuertemente condicionado por la aberración esférica detectada tres años antes en el espejo primario. Las dos reparaciones más importantes fueron la sustitución del Fotómetro de Alta Velocidad (HSP, por sus iniciales en inglés) por la óptica correctora COSTAR y la instalación de la Cámara Planetaria y de Gran Angular 2 (WFPC2) en el lugar de la cámara original (WFPC). El propósito de COSTAR era el conseguir el enfoque correcto de los otros tres instrumentos axiles originales del telescopio (la Cámara de Objetos Débiles o FOC, el Espectrógrafo de Objetos Débiles o FOS y el Espectrógrafo Goddard de Alta Resolución o GHRS). La WFPC2 ya incorporaba su propia corrección del efecto de la aberración esférica del espejo primario. Además, se instalaron dos nuevos paneles solares, cuatro giroscopios, dos unidades eléctricas de control, dos magnetómetros y un nuevo ordenador de a bordo. Por último, la órbita del HST fue elevada por primera vez desde su lanzamiento.

La Segunda Misión De Servicio

La segunda misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Discovery (STS-82) en febrero de 1997. En ella se reemplazaron dos instrumentos preexistentes (el GHRS y el FOS) por otros dos nuevos, el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) y la Cámara y Espectrómetro Multi-Objeto del Infrarrojo Cercano (NICMOS), se sustituyó un sistema de almacenamiento de datos en cinta por uno de estado sólido, se reparó el aislamiento térmico y se elevó la órbita del telescopio. El sistema de refrigeración de NICMOS no funcionó de la manera especificada y eso hizo que su vida útil se redujera de 4 años y medio a 2 años.

La Tercera Misión De Servicio

La tercera misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Discovery (STS-103) en diciembre de 1999.

La Cuarta Misión De Servicio

La cuarta misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Columbia (STS-109) en marzo de 2002.

La Quinta Misión De Servicio

La quinta misión de servicio se llevó a cabo con el transbordador Atlantis (STS-125) en mayo de 2009. Esta fue la última misión de servicio y duró 11 días, participaron en ella siete tripulantes con el objetivo de reparar y añadir nuevos instrumentos al telescopio.

La quinta misión de mantenimiento, prevista para 2006, se canceló inicialmente pero posteriormente se reinstauró. Con ella, está previsto que el Hubble alcanzará el final de su vida útil hasta mediados de la década de 2010. La fecha exacta del fin del Hubble es incierta, ya que depende de la vida de los giróscopos, baterías y el frenado atmosférico (corregible). La NASA prevé lanzar en 2021​ un telescopio de nueva generación (el telescopio espacial James Webb) para observar en el infrarrojo cercano y medio. El James Webb no es un sustituto del Hubble sino un complemento, ya que observa en un rango distinto del espectro electromagnético.

El 14 de junio de 2006 la cámara avanzada para sondeos (siglas en inglés, ACS), uno de los instrumentos considerados fundamentales en el telescopio, dejó de funcionar. La causa fue un excesivo voltaje en el circuito de alimentación principal que fue subsanada con la activación del sistema de respaldo. El 30 de junio la ACS volvió a funcionar correctamente. El 31 de octubre de 2006, el Administrador de la NASA anunció la aprobación para una misión de mantenimiento. Esta misión de 11 días de duración tendrá lugar tentativamente en el otoño de 2008 y entraña la instalación de nuevas baterías, de la tercera cámara de gran angular (WFC3) y de un nuevo espectrógrafo (COS), así como la reparación de los giróscopos y posiblemente de STIS.

El 27 de enero de 2007, la ACS dejó de funcionar de nuevo debido a un cortocircuito en la misma. En principio, se pensó que el daño era irreversible para todos sus detectores. No obstante, más tarde se consiguió revivir uno de ellos (la SBC) y en la actualidad se está analizando si es posible reparar o no los otros dos (el WFC y el HRC) en la próxima misión de reparación. En la decisión final influirán los nuevos instrumentos que se instalarán en dicha misión (la WFC3 y el COS) y si es preferible reparar la ACS o STIS (existe un tiempo máximo que los astronautas pueden pasar fuera de la nave y la reparación de un instrumento lleva varias horas como mínimo). Mientras tanto, el Hubble utilizará los demás instrumentos que están disponibles para investigaciones.

Cifras

• En el momento de ser lanzado era del tamaño de un vagón cisterna o de un edificio de cuatro pisos, de 13 metros de longitud y 4 de diámetro, y un peso superior a las 12 toneladas.
• La cámara más sofisticada del telescopio espacial Hubble ha creado una imagen mosaico de un gran pedazo del cielo, que incluye al menos 10 000 galaxias.
• El Hubble se encuentra a 593 km sobre nivel del mar.
• Con el telescopio Espacial Hubble se han observado aproximadamente un millón de objetos. En comparación, el ojo humano tan solo puede ver unas 6000 estrellas a simple vista.
• Las observaciones del HST, unas 500 000 fotografías, ocupan 1420 discos ópticos de 6,66 GB.
• El Hubble orbita la Tierra a unos 28 000 km/h,​ dando una vuelta a nuestro planeta aproximadamente cada noventa y siete minutos.
• A pesar de la gran velocidad a la que orbita la Tierra, el telescopio es capaz de apuntar a un astro con enorme precisión (la desviación es inferior al grosor de un cabello humano visto a una distancia de un kilómetro y medio).
• El Hubble tiene un índice con la posición detallada de quince millones de estrellas (catálogo H.G.S.C. o Hubble Guide Star Catalogue) que le permite apuntar con gran precisión a sus objetivos.
• La distancia total que ha recorrido alrededor de la Tierra es de unos 3000 millones de kilómetros, superior a la que supondría hacer un viaje de ida a Neptuno.
• Astrónomos de más de cuarenta y cinco países han publicado los descubrimientos realizados con el Hubble en 4800 artículos científicos.

Imágenes Captadas Por Hubble

Los Pilares de la Creación

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA revisitó en 2014 los famosos Pilares de la Creación, revelando una visión más nítida y amplia de las estructuras en esta imagen de luz visible. Los pilares son parte de una pequeña región de la Nebulosa del Águila, una vasta región de formación estelar a 6.500 años luz de la Tierra.

Los astrónomos combinaron varias exposiciones de Hubble para armar una vista más amplia. Los pilares altísimos tienen unos 5 años luz de altura. Los pilares están bañados por la luz ultravioleta de una agrupación de estrellas jóvenes y masivas ubicadas en la parte superior de la imagen. Se pueden ver serpentinas de gas saliendo de los pilares a medida que la radiación intensa se calienta y se evapora en el espacio. Las regiones más densas de los pilares están ocultando, tras ellas, el material de la poderosa radiación. Las estrellas nacen en lo profundo de los pilares, que están hechos de hidrógeno gaseoso frío mezclado con polvo.

La nebulosa de la Vela

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha desvelado con asombroso detalle una pequeña sección de los restos en expansión de una estrella masiva que explotó hace unos 8,000 años.
Conocida como la nebulosa de la Vela, lo que podemos apreciar en esta imagen son parte de uno de los restos de supernova más conocidos. Su nombre deriva de las delicadas estructuras filamentosas que componen la nebulosa, la cual tiene unos  110 años luz de diámetro. Se encuentra a unos 2.100 años luz de distancia en la constelación de Cygnus, el Cisne.
Esta vista es un mosaico de seis imágenes del Hubble de un pequeña área de aproximadamente dos años luz de diámetro, la cual solo cubre una pequeña fracción de la vasta estructura de la nebulosa.

Una estrella agonizante

La nebulosa Ojo de Gato se formó cuando una estrella moribunda semejante al Sol fue expulsando capas esféricas de gas a intervalos regulares, como los círculos producidos por una piedra en un lago cósmico. En 2004 el Hubble volvió a visitarla y desveló al menos 11 círculos concéntricos de gas que habían sido desprendidos por dicho astro. Esta imagen en alta resolución reveló a los astrónomos que las capas de material estelar habían sido expulsadas en intervalos de 1.500 años luz, creando una estructura cósmica similar a las capas de una cebolla.

Nebulosa de la Hélice

La nebulosa de la Hélice resplandece en su cobertura gaseosa expulsada por una estrella moribunda del tamaño del Sol. Aunque parece una rosquilla vista desde la Tierra, las evidencias científicas sugieren que su formación consiste en dos discos gaseosos prácticamente perpendiculares entre sí. Situada a 690 años luz, es una de las nebulosas planetarias más cercanas a la Tierra.

La Supernova 1987A

La supernova 1987A se encuentra a 163,000 años luz de distancia, en la Gran Nube de Magallanes, donde se está produciendo una tormenta de fuego debido al nacimiento de miles de estrellas. Las estrellas lejanas sirven como telón de fondo para la Supernova 1987A, ubicada en el centro de la imagen. El anillo brillante alrededor de la región central de la estrella explotada está compuesto del material expulsado por la estrella unos 20,000 años antes de su desaparición. Nubes gaseosas rodean la supernova. El color rojo de las nubes representa el brillo del gas de hidrógeno, que está alimentando una tormenta de nacimiento estelar.

La Supernova 1987A fue descubierta en 1987, y el Hubble comenzó a observar la estrella explotada a principios de la década de 1990. Esta última vista fue tomada por el telescopio en enero de 2017.

Capturando supernovas

Los astrónomos combinaron las observaciones de 3 observatorios para producir esta colorida imagen multidimensional de los intrincados restos de la Supernova 1987A. El color rojo muestra el polvo recién formado en el centro del remanente de la supernova, el telescopio ALMA en Chile. Los tonos verdes y azules revelan dónde la onda expansiva de la estrella colisiona con un anillo de material alrededor de la supernova. El verde representa el resplandor de la luz visible, capturado por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. El color azul revela el gas más caliente y se basa en datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Inicialmente, el anillo se iluminó con el destello de luz de la explosión original. En años posteriores, el material del anillo se ha iluminado considerablemente a medida que la onda expansiva de la explosión se estrella contra él. 

Ecos de luz

¿Qué causó esta explosión enV838 Mon? Por razones desconocidas, la superficie exterior de la estrella V838 Mon se expandió de repente convirtiéndose en la estrella más brillante de toda la Vía Láctea en enero de 2002. Luego, de repente, se desvaneció. Nunca se había visto un destello estelar como este; las supernovas y las novas expulsan materia al espacio y aunque el flash V838 Mon parece expulsar material , lo que se ve en la imagen es en realidad un eco de luz que se mueve hacia el exterior de la estrella.

En un eco de luz, la luz del flash de la explosión se refleja por los anillos de material sucesivamente más distantes en la compleja serie de polvo y gas interestelar que ya rodeaba la estrella. 

Estrella magnificada

Imagen compuesta que muestra el descubrimiento de la estrella conocida más distante, gracias al Hubble y a la amplificación de la lente gravitacional. Así aparecía la estrella en 2011, imperceptible, y así aparecía a finales de mayo de 2016, magnificada por el efecto de la lente gravitacional.

La hermana gemela de la Vía Láctea

La Vía Láctea es una galaxia espiral, una de las más comunes en el universo. Y aunque esta imagen tomada por el Telescopio Espacial Hubble bien podría tratase de nuestra galaxia, se trata en realidad de NGC 1073, que se encuentra en la constelación de Cetus o el monstruo marino, y que he conocida por los astrónomos como “la Hermana”.