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Telescopio espacial James Webb


El telescopio espacial James Webb (en inglés James Webb Space Telescope (JWST)) es un observatorio espacial desarrollado por la colaboración entre aproximadamente 17 países,[2]​ está siendo construido y operado conjuntamente por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, para sustituir los telescopios Hubble y Spitzer.[3][4]​ El JWST ofrecerá una resolución y sensibilidad sin precedentes, y permitirá una amplia gama de investigaciones en los campos de la astronomía y la cosmología.[5]​ Uno de sus principales objetivos es observar algunos de los eventos y objetos más distantes del universo, como la formación de las primeras galaxias. Este tipo de objetivos están fuera del alcance de los instrumentos terrestres y espaciales actuales. Entre sus objetivos están incluidos estudiar la formación de estrellas y planetas y obtener imágenes directas de exoplanetas y novas.

Telescopio espacial James Webb

Estado En desarrollo
Operador CSA, NASA,[1]ESA
Página web CSA/ASC Canadá
NASA Estados Unidos
ESA b Europa
CNES Francia
Duración planificada 5-10 años
Propiedades de la nave
Fabricante Northrop Grumman
Ball Aerospace
Masa de lanzamiento 6200 kg
Comienzo de la misión
Lanzamiento 31 de octubre de 2021
Vehículo Ariane 5
Lugar Puerto espacial de Kourou, Guayana Francesa
Parámetros orbitales
Sistema de referencia 1,5 millones de km de la Tierra
(Tierra-Sol punto L2 órbita de halo)
Instrumentos
NIRCam cámara de infrarrojo cercano
NIRSpec espectrógrafo de infrarrojo cercano
MIRI instrumento de infrarrojo medio
NIRISS imágenes de infrarrojo cercano y espectrógrafo Slitless
FGS sensor de guía fina

Entre sus principales características técnicas hay que destacar el espejo primario de JWST que está compuesto por 18 segmentos hexagonales que combinados crean un espejo con un diámetro de 6,5 metros (21 pies 4 pulgadas), un gran aumento con diferencia sobre el espejo utilizado por el Hubble de 2,4 metros (7,9 pies), el parasol y cuatro instrumentos científicos. El telescopio se desplegará en el espacio cerca del punto lagrangiano Tierra-Sol L2, estará protegido por un gran parasol hecho de cinco hojas de Kapton revestido de aluminio y silicona que mantendrá al espejo y sus cuatro instrumentos científicos principales a temperaturas cercanas al cero absoluto. A diferencia del Hubble, que observa en los espectros ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano, el JWST observará en la luz visible de longitud de onda larga (naranja a rojo) a través del rango del infrarrojo medio (0,6 a 27 μm). Esto permitirá que el JWST realice una amplia gama de investigaciones a través de muchos subcampos de la astronomía,[6]​ que observe y estudie las primeras estrellas, de la época de reionización, formación de las primeras galaxias, tome fotografías de nubes moleculares, grupos de formación estelar, objetos con alto desplazamiento hacia el rojo demasiado viejos y demasiado distantes para que pudieran ser observados por el Hubble y otros telescopios anteriores.[7]

En desarrollo desde 1996,[8]​ lo denominaron como Next Generation Space Telescope o NGST, en 2002 fue denominado James E. Webb, en honor al funcionario del gobierno estadounidense que fue administrador de la NASA entre 1961 y 1968 y jugó un papel integral en el programa Apolo.[9][10]​El proyecto ha tenido numerosas demoras y gastos excesivos, siendo sometido a importante rediseño durante 2005. En 2011, parte del Congreso de los Estados Unidos optó por su cancelación, después de haber empleado en su desarrollo aproximadamente 3000 millones de dólares[11]​ estando en producción o en fase de pruebas más del 75% de su hardware.[12]​ En noviembre de 2011, el Congreso revocó los planes para cancelar el proyecto y en su lugar puso un tope de financiación adicional para completar el proyecto en 8000 millones de dólares.[13]​ En diciembre de 2016, la NASA anunció que la construcción del JWST había finalizado y comenzaría su fase de pruebas. [14][15]​ En marzo de 2018, la NASA retrasó el lanzamiento de JWST un año más porque el parasol del telescopio se rasgó durante un despliegue de práctica y los cables del parasol no se apretaron lo suficiente.[16]​ Estaba previsto que el JWST fuera a ser lanzado en mayo de 2020[17][18][19][20][21]​ desde la Guayana Francesa.[22]

El 27 de junio de 2018, tras detectarse varios problemas, tanto técnicos como humanos, durante las pruebas, la NASA decide posponer el lanzamiento del telescopio al 30 de marzo de 2021, después de que la junta de revisión que evalúa el proyecto emitiera un informe contrario a las expectativas respecto al cronograma previsto por el contratista y el proceso de la misión en general incluyendo los errores.[23][24][25][26][27][28][29][30]

El 10 de junio de 2020 Thomas Zurbuchen, Administrador Asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, anunció que el lanzamiento del telescopio James Webb deberá ser retrasado, y no podrá salir el 10 de marzo de 2021 como estaba estipulado. Este retraso fue inevitable debido a la pandemia de COVID-19, la cual hizo que el trabajo en la nave se viera disminuido.[31]

Tras superar la prueba final de vacío térmico, el JWST demuestra que funcionará en el espacio. [32][33]

Descripción

El JWST se inició en 1996 denominándolo en principio como el Next Generation Space Telescope (NGST), basado en la planificación genérica del sucesor del Hubble al menos desde 1993.[34]​ en el año 2002 se le cambió el nombre por el de James E. Webb, en honor al funcionario del gobierno estadounidense que fuera segundo administrador de la NASA entre 1961 y 1968, destacado por desempeñar un papel importante en el programa Apolo y por establecer la investigación científica como actividad central de la NASA.[35]​ El JWST es un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Canadiense y donde colaboran aproximadamente 17 países más.

Las contribuciones de Europa se formalizaron en 2007 con un Memorando de Entendimiento ESA-NASA, que incluye el lanzador Ariane-5 ECA, el instrumento NIRSpec, el montaje del banco óptico MIRI, y soporte de personal para las operaciones.[36]

El telescopio se espera que tenga una masa de aproximadamente la mitad del telescopio espacial Hubble, aunque su espejo primario (un reflector de berilio recubierto de oro de 6,5 metros de diámetro) tendrá un área de recolección aproximadamente cinco veces mayor (25 m² o 270 pies cuadrados vs. 4,5 m² o 48 pies cuadrados). El JWST está orientado hacia la astronomía cercana al infrarrojo, pero también puede ver la luz visible naranja y roja, así como también la región del infrarrojo medio, dependiendo del instrumento. El diseño enfatiza el infrarrojo cercano al medio por tres motivos principales: los objetos con alto desplazamiento hacia el rojo tienen sus emisiones visibles desplazadas al infrarrojo, los objetos fríos como los discos de escombros y los planetas emiten más fuertemente en el infrarrojo, y esta banda es difícil de estudiar desde el suelo o por los telescopios espaciales actuales como el Hubble. Los telescopios terrestres tienen que observar atravesando la atmósfera, que es opaca en muchas bandas infrarrojas. Incluso donde la atmósfera es transparente, muchos de los compuestos químicos que son objetivo, como el agua, el dióxido de carbono y el metano, también existen en la atmósfera terrestre, lo que complica enormemente el análisis. Los telescopios espaciales actuales como el Hubble no pueden estudiar estas bandas ya que sus espejos no son lo suficientemente fríos (el espejo del Hubble se mantiene a unos 15 grados C) y, por lo tanto, el telescopio irradia con fuerza en las bandas IR.

El JWST operará cerca del punto de Lagrange Tierra-Sol L2, aproximadamente a 930 000 millas (1 500 000 km) más allá de la órbita de la Tierra. A modo de comparación, el Hubble orbita a 340 millas (550 km) sobre la superficie de la Tierra, y la Luna está aproximadamente a 250 000 millas (400 000 km) de la Tierra. Esta distancia hace que la reparación o actualización posterior al lanzamiento del hardware del JWST sea prácticamente imposible. Los objetos cercanos a este punto pueden orbitar el Sol en sincronía con la Tierra, lo que permite que el telescopio permanezca a una distancia aproximadamente constante[37]​ y tiene obligado utilizar una barrera solar para bloquear el calor y la luz del Sol y la Tierra. Esto mantendrá la temperatura de la nave espacial por debajo de 50 K (-220 °C; -370 °F), necesaria para las observaciones de infrarrojos.[38][39]

Barrera solar

 
Probando el despliegue del parasol en el hangar de pruebas en la instalación Northrop Grumman en California, año 2014

Para realizar observaciones en el espectro infrarrojo, el JWST debe mantenerse a una temperatura muy baja, aproximadamente por debajo de 50 K (-220 °C; -370 °F), de lo contrario, la radiación infrarroja del propio telescopio podría bloquear o sobrecargar sus instrumentos. Para evitarlo utiliza un gran parasol que bloquea la luz y el calor del Sol, la Tierra y la Luna, además, su posición cercana al punto de Lagrange Tierra-Sol L2 mantiene los tres cuerpos en el mismo lado de la nave espacial en todo momento.[40]​ Su órbita halo alrededor del punto L2 evita la sombra de la Tierra y la Luna, manteniendo una posición constante y aceptable para la barrera solar y los paneles solares.[37]​ El parasol está hecho de película de poliimida y tiene membranas recubiertas con aluminio en un lado y silicona en el otro.

El parasol está diseñado para doblarse doce veces, por lo que cabe dentro de la cubierta del cohete Ariane 5 de 4,57 m (5 yardas) × 16,19 m (17,7 yardas). Una vez ubicado el telescopio en el punto L2, el parasol se desplegará a 21,197 m (23,18 yardas) × 14,162 m (15,55 yardas). El parasol fue ensamblado a mano en Man Tech (NeXolve) en Huntsville, Alabama, antes de ser entregado a Northrop Grumman en Redondo Beach, California, Estados Unidos, para su prueba. [41]

Óptica

 
Ensamblado del espejo principal en el Centro de vuelo espacial Goddard, mayo de 2016.

El espejo primario de JWST es un reflector de berilio de 6,5 metros de diámetro, recubierto de oro, con un área de recolección de 25 m². Estas dimensiones son demasiado grande para los vehículos de lanzamiento actuales, por lo que el espejo lo componen 18 segmentos hexagonales, que se desplegarán después una vez que se haya abierto el telescopio. La detección del frente de onda plano de la imagen a través de la recuperación de fase se usará para colocar los segmentos del espejo en la ubicación correcta usando micromotores muy precisos. Con posterioridad a esta configuración inicial, solo necesitarán breves encendidos cada pocos días para mantener un enfoque óptimo,[42]​ siendo distinto a los telescopios terrestres como el Observatorio W. M. Keck, que continuamente ajustan los segmentos de su espejo utilizando ópticas activas para superar los efectos de la carga gravitacional y del viento, y es posible debido a la falta de perturbaciones ambientales por estar ubicado en el espacio.

El diseño óptico de JWST es un telescopio de tres espejos anastigmático,[43]​ que hace uso de espejos curvos secundarios y terciarios para obtener imágenes libres de aberraciones ópticas en un amplio campo. 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 para el proyecto JWST, dirigido por el contratista principal Northrop Grumman Aerospace Systems, siendo dirigidos todos por el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, en Greenbelt, Maryland.[44][45]​ Dieciocho segmentos de espejos primarios, espejos de dirección secundarios, terciarios y sensibles, más repuestos de vuelo han sido fabricados y pulidos por Ball Aerospace en segmentos de berilio fabricados por varias empresas, entre ellas Axsys, Brush Wellman y Tinsley Laboratories.

El último segmento del espejo primario fue instalado el 3 de febrero de 2016,[46]​ y el espejo secundario fue instalado el 3 de marzo de 2016.[47]

Instrumentos científicos

El Integrated Science Instrument Module (ISIM) es un módulo que proporciona energía eléctrica, recursos informáticos, refrigeración y estabilidad estructural para el telescopio. Está fabricado con un compuesto de grafito-epoxi y va unido a la parte inferior de la estructura del telescopio. En el ISIM se integran cuatro instrumentos[48]​ científicos que se describen a continuación y una cámara guía.[49]

 
Modelo NIRCam
 
Modelo NIRSpec
 
Modelo MIRI a escala 1:3
  • Near InfraRed Camera (NIRCam), cámara infrarroja con cobertura espectral que irá desde el borde de lo visible (0,6 micrómetros) hasta el infrarrojo cercano (5 micrómetros).[50][51]​ También servirá como sensor de frente de onda del observatorio, necesario para actividades de detección y control de frente de onda. Construida por un equipo dirigido por la Universidad de Arizona, siendo Investigadora Principal Marcia Rieke. El socio principal es Lockheed Martin Advanced Technology Center, ubicado en Palo Alto, California.[52]
  • Near InfraRed Spectrograph (NIRSpec), espectroscopio que realizará sus funciones en el mismo rango de longitud de onda. Construido por la Agencia Espacial Europea en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (ESTEC) en Noordwijk, Holanda. El equipo fue desarrollado entre varios centros y organizaciones espaciales como Airbus Defence and Space, Ottobrunn and Friedrichshafen, Alemania, y el Centro de vuelo espacial Goddard; siendo Pierre Ferruit (Escuela Normal Superior de Lyon) el científico supervisor encargado del proyecto. El diseño de NIRSpec tiene tres modos de observación: un modo de baja resolución que utiliza un prisma, un modo multiobjeto R~1000 y una unidad de campo integral R~2700 o modo de espectroscopia de ranura larga.[53]​ La conmutación entre los modos se realiza mediante un mecanismo de preselección de longitud de onda conocido como Filter Wheel Assembly, y seleccionando el elemento dispersivo correspondiente (prisma o rejilla) utilizando el mecanismo de Grating Wheel Assembly.[53]​ Ambos instrumentos se desarrollaron basándose en el instrumento ISOPHOT instalado también en el Observatorio Espacial Infrarrojo. El modo multiobjeto se basa en un complejo mecanismo de microobturador que permitirá observar simultáneamente cientos de objetos individuales en cualquier parte del campo de visión de NIRSpec. Los mecanismos y sus elementos ópticos fueron diseñados, integrados y probados por la empresa alemana Carl Zeiss.[53]
  • Mid-InfraRed Instrument (MIRI), instrumento que medirá el rango de longitud de onda del infrarrojo medio de 5 a 27 micrómetros.[54][55]​ Compuesto por cámara de infrarrojo medio y un espectrómetro de imágenes.[44]​ Fue desarrollado en colaboración entre la NASA y un consorcio de países europeos, está dirigido por George H. Rieke (Universidad de Arizona) y Gillian Wright (UK Astronomy Technology Centre, Edimburgo, miembro del Science and Technology Facilities Council (STFC)).[52]​ MIRI presenta mecanismos de rueda similares a NIRSpec, que también han sido desarrollados y construidos por Carl Zeiss Optronics GmbH (subcontratada a su vez por Max Planck Institute for Astronomy. El instrumento una vez construido se entregó al Centro de vuelo espacial Goddard a mediados de 2012 para su eventual integración en el ISIM. La temperatura del MIRI no debe superar los 6 Kelvin (K): un enfriador mecánico de gas de helio ubicado en el lado cálido del escudo ambiental conseguirá reducirlo a tan baja temperatura.[56]
  • Fine Guidance Sensor and Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS), estabilizador fabricado por la Agencia Espacial Canadiense bajo la supervisión del científico John Hutchings (Herzberg Institute of Astrophysics, National Research Council (Canadá)), estabilizará la línea de visión del observatorio durante las observaciones científicas. Las mediciones del FGS se usan tanto para controlar la orientación general de la nave espacial como para conducir el espejo de dirección para estabilizar la imagen. La Agencia Espacial Canadiense también proporcionará un instrumento que observará el infrarrojo cercano y espectrógrafo Slitless (NIRISS) para imágenes astronómicas y espectroscopía en el rango de longitud de onda de 0,8 a 5 micrómetros, cuya dirección la supervisa el investigador principal René Doyon de la Universidad de Montreal.[52]​ Debido a que el NIRISS está físicamente montado junto con el FGS, a menudo se les reconoce como una sola unidad, pero sus análisis son completamente distintos, uno es un instrumento científico y el otro forma parte de la infraestructura de soporte del observatorio.

NIRCam y MIRI tienen coronógrafos bloqueadores de luz estelar para poder observar objetivos débiles como planetas extrasolares y discos circunestelares cercanos a estrellas brillantes.[55]

Los detectores infrarrojos de los módulos NIRCam, NIRSpec, FGS y NIRISS son suministrados por Teledyne Imaging Sensors (anteriormente Rockwell Scientific Company). Los sistemas instalados en el JWST, así como de los instrumentos ISIM y del ICDH utilizan el protocolo SpaceWire para transmitir datos entre los instrumentos científicos y el equipo donde se analizan.[57]

Spacecraft Bus

 
Diagrama del Spacecraft Bus. El panel solar es de color verde y las alas de color púrpura claro son tonos de radiadores.

Spacecraft Bus es el principal componente del telescopio espacial James Webb, alberga gran cantidad de piezas de computación, comunicación, propulsión y estructurales, uniendo las diferentes partes del telescopio.[58]​ Junto con la barrera solar, forma el elemento de "nave espacial" del telescopio espacial.[59]​ Los otros dos elementos principales del JWST son el Integrated Science Instrument Module (ISIM) y el Optical Telescope Element (OTE).[60]​ En el espacio conocido como "Región 3" de ISIM también está dentro del Spacecraft Bus; este espacio incluye también el ISIM Command and Data Handling (ICDH) y el refrigerador criogénico MIRI.[60]

El Spacecraft Bus está conectado al Optical Telescope Element por medio del Deployable Tower Assembly, que a su vez está conectado con la barrera solar.[58]

Con un peso de 350 kg (aproximadamente 772 lb),[5]​ tiene que estar preparado para soportar el JWST, que tiene un peso aproximado de 6,5 toneladas. Fabricado principalmente de material compuesto de grafito.[5]​ Su montaje se realizó en California en 2015, luego se tuvo que integrar con el resto del telescopio espacial previamente a su lanzamiento previsto para 2020[61]​. El Spacecraft Bus puede proporcionar el apuntamiento de un segundo de arco y aísla la vibración hasta dos (2) miliarcosegundos.[62]

Está ubicado con orientación al Sol, en el lado "cálido" del telescopio, operará a una temperatura de aproximadamente 300 K.[59]​ Todo instrumento posicionado con orientación al Sol debe poder soportar condiciones térmicas de la órbita del halo del telescopio, que a un lado le da constantemente la luz solar y al otro la sombra por la barrera de la nave espacial.[59]

Otro aspecto importante del Spacecraft Bus es su equipo central de computación, almacenamiento de memoria y comunicaciones.[58]​ 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 así como recibir órdenes.[58]​ La computadora también controla el posicionamiento de la nave espacial, tomando los datos del sensor de los giroscopios y el rastreador de estrellas, y enviando las órdenes necesarias a los instrumentos de posicionamiento o propulsores.[58]

Comparativas

 
Comparación con el espejo primario del Hubble.
 
Espejos del James Webb
 
La arquitectura Calisto para SAFIR sería una sucesora de Spitzer, que requeriría un enfriamiento pasivo aún más frío que JWST (5 Kelvin).[63]
 
Vistas atmosféricas en el infrarrojo: gran parte de este tipo de luz está bloqueada cuando se observa desde la superficie de la Tierra. Sería como mirar un arcoíris pero solo ver un color.

El deseo de tener un gran telescopio espacial infrarrojo se remonta a varias décadas; en los Estados Unidos, se estudió la posibilidad de crear un telescopio en la lanzadera Shuttle Infrared Telescope Facility mientras desarrollaba el Space Shuttle reconociéndose el potencial existente de la astronomía infrarroja en ese instante.[64]​ En comparación con los telescopios de tierra, se sabía que los observatorios espaciales estaban libres de la absorción atmosférica de luz infrarroja; sería como un "cielo nuevo" para los astrónomos.[64]

La atmósfera tenue por encima de los 400 km de altura no tiene absorción medible, por lo que los detectores que operan en todas las longitudes de onda de 5 µm a 1000 µm alcanzan una alta sensibilidad radiométrica.
- S. G. McCarthy y G. W. Autio, 1978ref name="proceedings.spiedigitallibrary.org"/>

Sin embargo, los telescopios infrarrojos tienen un inconveniente: necesitan conservarse extremadamente fríos y cuanto más larga es la longitud de onda de los infrarrojos, más fríos deben estar.[65]​ De lo contrario, el calor de fondo del dispositivo bloquea a los instrumentos, dejándolo completamente ciego.[65]​ Este inconveniente puede superarse mediante un cuidadoso diseño de la nave espacial, particularmente colocando el telescopio en un depósito con una sustancia extremadamente fría, como el helio líquido.[65]​ Esto significa que la mayoría de los telescopios infrarrojos tienen una vida útil limitada por su refrigerante, tan breve como cuestión de meses, tal vez pocos años como máximo.[65]​ Hasta ahora ha sido posible mantener la temperatura lo suficientemente baja mediante el diseño de la nave espacial para permitir observaciones de infrarrojo cercano sin un suministro de refrigerante, como por ejemplo las misiones extendidas de Spitzer y NEOWISE. Otro ejemplo es el instrumento NICMOS del Hubble, que comenzó utilizando un bloque de hielo de nitrógeno que se agotó tras un par de años, pero que luego se convirtió en un refrigerador criogénico que funcionaba continuamente. El JWST está diseñado para enfriarse sin depósito, simplemente usando una combinación de barrera contra el sol y radiadores con el instrumento de infrarrojo medio utilizando un refrigerador criogénico adicional.[66]

Las demoras y los aumentos de presupuestos del telescopio se pueden comparar con el telescopio espacial Hubble.[67]​ Cuando se empezó a hacer realidad el proyecto Hubble en 1972, tenía un presupuesto inicial estimado de 300 millones de dólares (o aproximadamente 1000 millones de dólares de 2006),[67]​ pero cuando fue enviado a órbita en 1990, el presupuesto ascendía aproximadamente a cuatro veces el inicial.[67]​ Además, los nuevos instrumentos instalados y las misiones de servicio asignadas han elevado el presupuesto a por lo menos 9000 millones de dólares en 2006.[67]

En 2006 se publicó un artículo en la revista Nature donde se reflejaban los resultados de un estudio realizado en 1984 por el consejo de Ciencias del Espacio, donde se estimaba que un observatorio infrarrojo de próxima generación costaría 4000 millones de dólares (cerca de 7000 millones de dólares de 2006).[67]

A diferencia de otros observatorios propuestos, la mayoría de los cuales ya han sido cancelados o suspendidos, incluidos el 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 Simple), SUVO (Observatorio Ultravioleta-Visible del Espacio) y el SPECS (Sonda Submilimétrica de la Evolución de la Estructura Cósmica), el JWST es la última gran misión astrofísica de la NASA de su generación construido,

Telescopios e instrumentos espaciales seleccionados[68]
Nombre Año Longitud de onda Apertura Enfriamiento
Ojo humano 0,39–0,75 µm 0,007 m N/A
IRT 1985 1,7-118 µm 0,15 m Helio
ISO[69] 1995 2,5-240 µm 0,60 m Helio
Hubble STIS 1997 0,115–1,03 µm 2,4 m Pasivo
Hubble NICMOS 1997 0,8-2,4 µm 2,4 m Nitrógeno, después criogénico
Spitzer 2003 3–180 µm 0,85 m Helio
Hubble WFC3 2009 0,2–1,7 µm 2,4 m Pasivo + termo-eléctrico [70]
Herschel 2009 55–672 µm 3,5 m Helio
JWST Planned 0,6–28,5 µm 6,5 m Pasivo + criogénico (MIRI)

Historia

Desarrollo y construcción

Sucesión de eventos
Año Eventos
1996 NGST inicio
2002 renombrado JWST, 8 a 6 m
2004 NEXUS cancelado[71]
2007 esa/nasa MOU
2010 MCDR passed
2011 Propuesto - cancelado
2021 Fecha prevista

La primera intención a la hora de desarrollar un sucesor del Hubble se inició entre 1989 y 1994, pensando en el concepto de telescopio Hi-Z,[72]​ un telescopio infrarrojo de 4 metros de abertura totalmente iluminado[Note 1]​ que pudiera establecerse en una órbita de 3 UA [73]​. Esta órbita distante se habría beneficiado de la reducción del ruido ligero del polvo zodiacal.[73]​ Otros planes que se barajaron estuvieron relacionados con la misión del telescopio precursor NEXUS.[74][75]

En la época "más rápida, mejor y más barata" de mediados de la década de 1990, los líderes de la NASA optaron por un telescopio espacial de bajo costo.[76]​ El resultado fue el concepto del NGST, con una apertura de 8 metros y ubicado en el punto L2, con un presupuesto aproximado de 500 millones de dólares.[76]​ En 1997, la NASA trabajó en conjunto con Centro de vuelo espacial Goddard,[77]​ Ball Aerospace,[78]​ y TRW[79]​ para realizar estudios técnicos de presupuestos y requisitos, y en 1999 fue elegida Lockheed Martin[80]​ y TRW para los conceptos preliminares del diseño.[34]

Para el lanzamiento fue elegido el año 2007, pero la fecha de lanzamiento fue retrasada en varias ocasiones (véase la tabla "Planificación de lanzamiento y presupuestos").

 
Un segmento del espejo del JWST, 2010.

En 2002, la NASA aceptó la construcción del NGST con un presupuesto inicial de 824.8 millones de dólares, después rebautizado como telescopio espacial James Webb, a la empresa TRW. Con un diseño de un espejo primario descopado de 6,1 metros (20 pies) y una fecha de lanzamiento prevista para 2010.[81]​ Durante el mismo año, TRW fue comprada por Northrop Grumman, convirtiéndose en Northrop Grumman Space Technology.[34]

El Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, es el líder del proyecto del observatorio. El científico del proyecto del telescopio espacial James Webb es John C. Mather. Northrop Grumman Aerospace Systems es el contratista principal para el desarrollo e integración del observatorio, siendo los responsables de desarrollar y construir el elemento de la nave espacial, incluyendo tanto el bus de la nave espacial como el parasol. Ball Aerospace fue subcontratada para desarrollar y construir el Optical Telescope Element (OTE). Se ha contratado la unidad comercial Astro Aerospace de Northrop Grumman para construir el Deployable Tower Assembly (DTA) que conecta el OTE con el bus de la nave espacial y el Mid Boom Assembly (MBA) que ayuda a desplegar los grandes paneles solares en órbita.[82]​ El Centro de vuelo espacial Goddard también es responsable de proporcionar el Integrated Science Instrument Module (ISIM).[49]​ Un panel solar convertirá la luz solar en energía eléctrica que recarga las baterías necesarias para operar los otros subsistemas, así como los instrumentos científicos, pero el calor de estas operaciones debe disiparse para obtener un rendimiento óptimo del equipo a 50 K (-220 °C; -370 °F).[44][83]

El aumento del presupuesto comunicado durante la primavera de 2005 condujo a una nueva planificación en agosto de ese mismo año.[84]​ Los primeros resultados técnicos de la reprogramación 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 modos de observatorio con una longitud de onda inferior a 1,7 micrómetros. Otras características principales del observatorio no se modificaron. Tras 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 las fases de financiación de la NASA debían modificarse. La NASA acordó modificar los presupuestos del JWST.

Con el nuevo plan de 2005, el presupuesto del proyecto en su totalidad se estimó en aproximadamente 4500 millones de dólares. Esto abarcaba aproximadamente 3500 millones de dólares para el diseño, desarrollo, lanzamiento y puesta en marcha, y aproximadamente otros 1000 millones de dólares para diez años de operaciones.[84]​ La ESA aportaría alrededor de 300 millones de euros, en lo que se incluye el lanzamiento,[85]​ y la Agencia espacial canadiense aportaría aproximadamente 39 millones de dólares canadienses.[86]

En enero de 2007, nueve de los diez elementos científicos en desarrollo para el proyecto pasaron con éxito una revisión que no parecía ser favorable.[87]​ Estas tecnologías se consideraron bastante completas y finalizadas como para subsanar riesgos importantes del proyecto. Uno de los elementos más importantes en desarrollo, el refrigerador criogénico MIRI, dio satisfactorio en las pruebas en abril de 2007. Esta revisión tecnológica representó el paso inicial en el proceso que finalmente movió el proyecto a su fase de diseño detallado (Fase C). Para mayo de 2007, los presupuestos todavía estaban en el objetivo.[88]​ En marzo de 2008 el proyecto completó con éxito su Preliminary Design Review (PDR) y lo pasó en abril de 2008. Otras revisiones que también fueron aprobadas son la del Integrated Science Instrument Module en marzo de 2009, la revisión del Optical Telescope Element que se completada en octubre de 2009 y la revisión de la barrera solar que fue completada en enero de 2010.

En abril de 2010, el telescopio superó la prueba de la Mission Critical Design Review (MCDR). Pasar el MCDR significaba que el observatorio integrado podrá cumplir con todos los requisitos científicos e ingenieros para su misión.[89]​ El MCDR también superó todas las revisiones de diseño anteriores. El cronograma del proyecto fue revisado y actualizado durante los meses posteriores al MCDR, en un proceso llamado Independent Comprehensive Review Panel, que condujo a iniciar un nuevo plan de la misión para ser lanzado en 2015, pero se volvió a posponer hasta 2018. Para el año 2010, el presupuesto necesario empezó a afectar a otro proyecto, aunque el JWST siguió dentro del cronograma.[90]

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 que se ha lanzado, hay revisiones detalladas de cada parte del diseño, la construcción y la operación propuesta. El proyecto inició nuevas fronteras tecnológicas y se aprobaron sus revisiones de diseño. En la década de 1990 se desconocía si era posible fabricar un telescopio tan grande con tan poco peso.[91]

El montaje de los segmentos hexagonales del espejo primario, que se realizó a través de un brazo robótico, comenzó en noviembre de 2015 y se finalizó en febrero de 2016. [92]​ La construcción final del telescopio JWST se completó en su totalidad en noviembre de 2016, y se comenzaron a realizar intensos procedimientos de prueba.[93]​ En marzo de 2018, la NASA volvió a posponer el lanzamiento hasta 2020 ya que el parasol del telescopio se rasgó durante un despliegue de práctica y los cables del parasol no se apretaron lo suficiente.[16]

 
Primero, los segmentos de espejo son fabricados en berilio
 
Cada segmento de espejo es sometido a pruebas criogénicas en la instalación de rayos X y criogénica en el Centro Marshall de vuelos espaciales
 
Segmento de espejo después de ser recubierto con oro

Presupuestos y plazos de lanzamiento

Planificación de lanzamiento y presupuestos
Año Lanzamiento
programado
Presupuesto planificado
(millones de dólares)
1997 2007[91] 500[91]
1998 2007[94] 1000[67]
1999 2007 to 2008[95] 1000[67]
2000 2009[54] 1800[67]
2002 2010[96] 2500[67]
2003 2011[97] 2500[67]
2005 2013 3000[98]
2006 2014 4500[99]
2008 2014 5100[100]
2010 2015 to 2016 6500
2011 2018 8700[101]
2013 2018 8800[102]
2017 2019[103] 8800
2018 2020[104] ≥8800
2018 2021[105] 9660

El difícil historial presupuestario de las demoras existentes en el JWST son debidos a factores externos, como retrasos a la hora de decidir sobre el vehículo de lanzamiento y el suplemento de fondos adicionales para imprevistos. En 2006, se había gastado 1000 millones de dólares en el desarrollo del telescopio, con un presupuesto inicial aproximado de 4500 millones, en ese momento. Un artículo publicado en la revista Nature en 2006 indicaba que en un estudio realizado en 1984 por la Space Science Board, se estimaba que un observatorio de infrarrojos de próxima generación costaría alrededor de 4000 millones de dólares (aproximadamente 7000 millones en dólares de 2006).[67]​ Debido al presupuesto desorbitado desvió fondos previstos para otras investigaciones, la revista científica Nature describió el JWST como "el telescopio que se comió la astronomía" en 2010.[106]​ En junio de 2011, se informó que el telescopio costaría al menos cuatro veces más de que inicialmente calculó y se lanzaría al menos con siete años de retraso. Las estimaciones presupuestarias iniciales eran que el observatorio costaría 1600 millones y se lanzaría en 2011.[107]

En realidad al principio se calculó el presupuesto del telescopio en 1600 millones de dólares, pero fue amumentando a lo largo del desarrollo del proyecto llegando a unos 5000 millones de dólares cuando se confirmó formalmente que la misión se pondría en marcha en 2008. En el verano de 2010, la misión superó la prueba de Critical Design Review con excelentes resultados en lo referente a asuntos técnicos, aunque el cronograma y el presupuesto existente en ese momento llevaron a la Senadora de Maryland, Barbara Mikulski, a solicitar una revisión independiente del proyecto. El Independent Comprehensive Review Panel (ICRP) presidido por J. Casani (JPL) anunció que la fecha de lanzamiento más próxima sería a finales de 2015 con un suplemento adicional de 1500 millones de dólares (para un total de 6500 millones de dólares). También señalaron que esto habría requerido financiación adicional en los años fiscales 2011 y 2012 y que cualquier fecha posterior de lanzamiento daría lugar a otro suplemento final más elevado.[108]

El 6 de julio de 2011, el comité de asignaciones de Comercio, Justicia y Ciencia de la Cámara de Representantes de Estados Unidos decidió cancelar el proyecto del JWST al proponer un presupuesto para el año fiscal 2012 que eliminó 1900 millones del presupuesto general de la NASA, de los cuales aproximadamente un cuarto sería para el telescopio JWST.[109][110][111][112]​ Se había gastado 3000 millones y el 75 % de sus instrumentos estaban en producción.[113]​ La propuesta de presupuesto fue aprobada por votación del subcomité al día siguiente. El comité acusó que el proyecto suponía "miles de millones de dólares mayor del presupuesto inicial y plagado por una gestión deficiente".[109]​ Sin embargo, en noviembre de 2011, el Congreso revirtió los planes para cancelar el JWST y, en su lugar, limitó los fondos adicionales para completar el proyecto en 8000 millones.[114]​ La finalización del proyecto del telescopio según lo propuesto por el comité de apropiación de la Cámara también habría puesto en peligro la financiación de otras misiones, como el Telescopio de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio.[115]

La American Astronomical Society emitió una declaración donde apoyaba la construcción del JWST en 2011,[116]​ al igual que la senadora de Maryland, Barbara Mikulski.[117]​ Varias editoriales también vieron positivo el apoyo a la construcción del JWST haciendo que aparecieran en publicaciones regulares en prensa a lo largo del año 2011.[109][118][119]

Algunos científicos se mostraron preocupados por el aumento constante del presupuesto y los retrasos en el cronograma del telescopio, que compite por los escasos presupuestos dedicados a la astronomía y por lo tanto amenaza la financiación de otros programas científicos espaciales.[120][102]​ Una revisión de los registros presupuestarios de la NASA y los informes de estado señalaron que el JWST está plagado de muchos problemas que han afectado a otros proyectos importantes de la NASA. Las reparaciones y pruebas adicionales incluyeron subestimaciones del presupuesto del telescopio que no permitieron contar con gastos para fallos técnicos esperados, proyecciones presupuestarias omitidas y evaluación de componentes para estimar las condiciones de lanzamiento extremas, extendiendo así el cronograma y aumentando los presupuestos aún más.[102][107][121]

Una de las razones por las que los presupuestos aumentaron tanto es que es difícil pronosticar el valor total del desarrollo y, en general, la previsibilidad del presupuesto mejoró cuando se alcanzaron los hitos iniciales del desarrollo.[102]​ A mediados de la década de 2010, aún se esperaba que la contribución de los Estados Unidos costara 8800 millones de dólares.[102]​ En 2007, la ESA hizo realizó una contribución de 350 millones de euros.[122]​ Con lo recaudado entre los fondos estadounidenses e internacionales, se prevé que el valor total, sin incluir las operaciones ampliadas, supere los 10 000 millones de dólares una vez finalizado.[123]​ El 27 de marzo de 2018, los funcionarios de la NASA anunciaron que el lanzamiento de JWST se retrasaría hasta mayo de 2020 o quizás más, y admitieron que el valor del proyecto podrían superar el precio de 8800 millones de dólares.[104]​ En el comunicado de prensa del 27 de marzo en que se anunció otra demora, la NASA dijo que publicará una estimación de gastos revisada después de que se determine una nueva ventana de lanzamiento en cooperación con la ESA.[19]​ Si esta estimación excede el tope de 8000 millones de dólares que el Congreso puso en marcha en 2011, como se considera probable, la NASA deberá volver a autorizar la misión.[124][125]​ En febrero de 2019, a pesar de expresar sus críticas sobre el aumento del presupueto, el Congreso aumentó el límite de gastos de la misión en 800 millones de dólares.[126]

Tras la nueva revisión, el presupuesto del proyecto asciende a un total de 9660 millones de dólares, superando con creces el estimado en anteriores fechas.[23]

Participación

NASA, ESA y CSA colaboran en el telescopio desde 1996. ESA participa en la construcción y en el lanzamiento desde el año 2003, tras la aprobación de su colaboración, en 2007 firmó un acuerdo con la NASA. A cambio de una participación plena, representación y acceso al observatorio para sus astrónomos, ESA proporciona el instrumento NIRSpec, el Optical Bench Assembly del instrumento MIRI, un cohete Ariane 5 ECA y mano de obra para apoyar durante las operaciones.[85][127]​ El CSA proporcionará el Fine Guidance Sensor and the Near-Infrared Imager Slitless Spectrograph más mano de obra para apoyar las operaciones.[128]

Países participantes

Divulgación y exposiciones

 
Primer modelo a gran escala en exhibición en Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA (2005).

Un telescopio a escala real estuvo expuesto en varios lugares desde 2005: en los Estados Unidos en Seattle, Washington; Colorado Springs, Colorado; Greenbelt, Maryland; Rochester, Nueva York; Manhattan, Nueva York; y Orlando, Florida; y en otras ciudades como París, Francia; Dublín, Irlanda; Montreal, Quebec, Canadá; Hatfield, Reino Unido; y Múnich, Alemania. El modelo fue construido por Northrop Grumman Aerospace Systems.[129]

En mayo de 2007, se montó un modelo a escala real del telescopio para exhibirlo en el Smithsonian Institution's National Air and Space Museum on the National Mall, Washington D. C. El modelo tenía como objetivo mostrar al público una mejor comprensión del tamaño, escala y complejidad del satélite, así como despertar el interés de los espectadores en la ciencia y la astronomía en general. El modelo es significativamente diferente del telescopio, ya que el modelo debe resistir la gravedad y el clima, por lo que está construido principalmente de aluminio y acero de aproximadamente 24×12×12 m (79×39×39 pies) y pesa 5,5 toneladas (12 000 lb).

El modelo se exhibió en Battery Park (Nueva York) durante el World Science Festival 2010, donde sirvió de telón de fondo para una mesa redonda con el Premio Nobel John C. Mather, el astronauta John M. Grunsfeld y la astrónoma Heidi Hammel. En marzo de 2013, trasladaron el modelo a Austin, Texas, para SXSW 2013.[130][131]

Misión

La principal misión científica de JWST tiene principalmente, cuatro objetivos fundamentales: encontrar luz de las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo después del Big Bang, estudiar la formación y evolución de las galaxias, comprender la formación de estrellas y sistemas solares y estudiar los sistemas planetarios y los orígenes de la vida.[132]​ Estos objetivos se pueden lograr de manera más efectiva mediante la observación en longitudes de onda infrarroja cercana que en la luz en la parte visible del espectro. Por esta razón, los instrumentos de JWST no medirán la luz visible o ultravioleta como el telescopio Hubble, porque tiene una capacidad mucho mayor para realizar astronomía infrarroja. El JWST será sensible en un rango de longitudes de onda de 0,6 (luz naranja) a 28 micrómetros (radiación infrarroja profunda a aproximadamente 100 K (−170 °C; −280 °F)).

El telescopio también se utilizará para recopilar información sobre la luz de atenuación de la estrella KIC 8462852, descubierta en el año 2015, que tiene algunas propiedades anormales de la curva de luz.[133]

Lanzamiento y duración de la misión

En principio estaba previsto que el telescopio estuviera listo para ser lanzado en 2018.[134]​ Tras distintos aplazamientos de fecha de lanzamiento por diversos contratiempos,[135]​ en junio de 2018, se estableció como nueva fecha de lanzamiento el 30 de marzo de 2021[29]​ con un cohete Ariane 5. En junio de 2021 la fecha de lanzamiento vuelve a retrasarse a noviembre del mismo año, permaneciendo desde la Guayana Francesa a bordo de Ariane 5. [136]

El observatorio está provisto de un "anillo-interfaz de vehículo de lanzamiento" que podría ser utilizado para que un futuro lanzamiento de aprovisionamiento del observatorio por medio de astronautas o robots, pudiera solucionar problemas de despliegue general. Sin embargo, el telescopio en sí no es útil, y los astronautas no podrían realizar tareas como intercambiar instrumentos, como con el telescopio Hubble.[44]​ El tiempo nominal de la misión es de cinco años, con un límite en principio de diez años.[137]​ JWST necesita usar propelente para mantener su órbita de halo alrededor del punto de Lagrange L2, lo que proporciona un límite superior a su vida útil esperada, y está siendo diseñado para transportar suficiente propelente para diez años.[138]​ La misión científica programada de cinco años comienza después de una fase de prueba y puesta en marcha de 6 meses.[138]​ La órbita L2 es solo metaestable, por lo que requiere un mantenimiento de estación orbital o el objeto se alejará de esta configuración orbital.[139]

 
JWST configurado para el lanzamiento
 
JWST no estará ubicado exactamente en el punto L2, pero hará un círculo alrededor de él en una órbita de halo
 
Dos vistas alternativas desde el Telescopio espacial Hubble de la Nebulosa de la Quilla, comparando astronomía ultravioleta y visible (arriba) e infrarroja (abajo). Mucho más estrellas son visibles en este último
 
Las observaciones infrarrojas pueden ver objetos ocultos en luz visible, como muestra HUDF-JD2

Órbita

El JWST estará ubicado cerca del segundo punto de Lagrange (L2) del sistema Tierra-Sol, que se encuentra a 1 500 000 kilómetros (930 000 mi) de la Tierra, justo enfrente del Sol. Normalmente, un objeto que rodea el Sol más allá de 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 a la nave orbitar alrededor del Sol a la misma velocidad que la Tierra. El telescopio girará alrededor del punto L2 en una órbita de halo, que estará inclinada con respecto a la eclíptica, tendrá un radio de aproximadamente de 800 000 kilómetros (500 000 millas) y tardará aproximadamente medio año en completarse.[37]​ Dado que el punto L2 es solo un punto de equilibrio sin atracción gravitatoria, una órbita de halo no es una órbita en el sentido habitual: el módulo espacial está realmente en órbita alrededor del Sol, y la órbita de halo puede considerarse deriva controlada para permanecer en las proximidades del punto L2.[140]​ Esto requiere cierto mantenimiento de corrección de la estación: entre 2-4 m/s[141]​ y un total de 150 m/s por año.[142]​ El sistema de propulsión del observatorio lo forman dos conjuntos de propulsores.[143]

Astronomía infrarroja

JWST es el sucesor del telescopio espacial Hubble (HST), y dado que su característica principal reside en la observación infrarroja, también es el sucesor del telescopio espacial Spitzer (SST). JWST superará con creces a ambos telescopios, pudiendo observar muchas más estrellas y galaxias, recientes y más antiguas.[144]​ Observar en el infrarrojo es una técnica clave para lograrlo debido al desplazamiento al rojo cosmológico y porque penetra mejor en el oscurecimiento producido por las nubes de polvo interestelar y gas. También permite poder observar objetos más fríos y débiles. Debido a que el vapor de agua y el dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra absorben fuertemente la mayoría de los infrarrojos, la astronomía infrarroja terrestre se limita a rangos de longitud de onda cercanos donde la atmósfera absorbe con menor fuerza. Además, la atmósfera misma irradia en la luz infrarroja, bloqueando a menudo el objeto que se observa. Esto hace que un telescopio espacial sea preferible para la observación infrarroja.[145]

Cuanto más distante es un objeto, más joven es aparentemente: debido a que su luz ha tardado más en alcanzar 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 estos objetos son más fáciles de ver si se ven en el infrarrojo.[146]​ Se espera que las capacidades infrarrojas de JWST lo hagan retroceder en el tiempo a las primeras galaxias que se formaron unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang.[147]

La radiación infrarroja puede atravesar fácilmente las regiones de polvo cósmico que dispersan la luz visible. Las observaciones en infrarrojos permiten el estudio de objetos y regiones del espacio que quedarían oscurecidos por el gas y el polvo en el espectro visible,[146]​ como las nubes moleculares donde nacen las estrellas, los discos circunestelares que dan lugar a los planetas y los núcleos de galaxias activas.[146]

Los objetos relativamente fríos (temperaturas inferiores a varios miles de grados) emiten su radiación principalmente en el infrarrojo, tal 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.[146]​ Esto incluye las nubes del medio interestelar, enanas marrones, planetas tanto en nuestro sistema solar como en otros sistemas, cometas y objetos del cinturón de Kuiper que serán observados con el Mid-Infrared Instrument (MIRI) que requiere un refrigerador criogénico adicional.[54][147]

Algunas de las misiones en astronomía infrarroja que afectaron el desarrollo de JWST fueron Spitzer y también la sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).[148]​ Spitzer demostró la importancia del infrarrojo medio, como en sus discos de observación de polvo alrededor de las estrellas. [122] La sonda WMAP demostró que el universo estaba "iluminado" al corrimiento al rojo 17, lo que subraya aún más la importancia del infrarrojo medio. [122] Ambas misiones se lanzaron a principios de la década de 2000, a tiempo todavía para influir en el desarrollo de JWST.[148]

Soporte en tierra y operaciones

El Space Telescope Science Institute (STScI), ubicado en Baltimore, Maryland, en el campus de Homewood de la Universidad Johns Hopkins, fue seleccionado como el Science and Operations Center (S&OC) para el JWST con un presupuesto inicial de 162 200 000 de dólares destinado a apoyar operaciones durante el primer año de funcionamiento tras el lanzamiento.[149]​ Con esta funcionalidad, el 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 hasta la Tierra a través de la Red del Espacio Profundo de la NASA, se procesarán y calibrarán en el STScI, para ser distribuido posteriormente en línea a los astrónomos de todo el mundo. De forma similar a cómo opera el Hubble, cualquier persona, en cualquier parte del mundo, podrá presentar proyectos para realizar observaciones. Cada año, varios comités de astrónomos examinarán por pares las propuestas presentadas para seleccionar los proyectos a observar en el próximo año. Los autores de las propuestas elegidas generalmente tendrán un año de acceso privado a las nuevas observaciones, después de lo cual los datos estarán disponibles públicamente para su descarga por parte del archivo en línea de STScI.

La mayor parte del procesamiento de datos del telescopio se realiza mediante ordenadores convencionales de una sola placa.[150]​ La conversión de los datos científicos analógicos a formato digital se lleva a cabo mediante el SIDECAR ASIC (System for Image Digitization, Enhancement, Control And Retrieval Application Specific Integrated Circuit). La NASA declaró que el SIDECAR ASIC incluirá todas las funciones de una caja de herramientas de 9 kg (20 lb) en un paquete de 3 cm y consumirá solo 11 milivatios de potencia.[151]​ Como esta conversión debe realizarse cerca de los detectores, en el lado más frío del telescopio, usar baja potencia de este circuito integrado será crucial para mantener la baja temperatura necesaria para el buen funcionamiento del JWST.[151]

Despliegue después del lanzamiento

Casi un mes después del lanzamiento, se iniciará una corrección de trayectoria para colocar el JWST en una órbita de halo en el punto lagrangiano L2.[152]

Animación de la trayectoria del James Webb Space Telescope
 
Vista polar
 
Vista ecuatorial

Programa científico y observaciones

El tiempo de observación de JWST se asignará por medio de un programa conocido como Director's Discretionary Early Release Science (DD-ERS), el programa Guaranteed Time Observations (GTO) y el programa General Observers (GO).[153]​ El programa GTO proporciona el tiempo de observación garantizado para los científicos que desarrollaron componentes de hardware y software para el observatorio. El programa GO proporciona a todos los astrónomos la oportunidad de solicitar tiempo de observación. Los programas GO se seleccionarán a través de una revisión por parte de 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 de JWST sea muy alto, lo que significaría que el número de propuestas de GO enviadas será mucho mayor que el número que se puede aprobar en cualquier ciclo de observación.

Programa científico de próximo lanzamiento

En noviembre de 2017, el Space Telescope Science Institute anunció que 13 programas Director's Discretionary Early Release Science (DD-ERS), habían sido seleccionados, elegidos a través de un proceso competitivo de propuestas.[154]​ Las observaciones de estos programas se obtendrán durante los primeros cinco meses de las operaciones científicas de JWST una vez finalizado el período de puesta en servicio. Se le otorgó a los 13 programas un total de 460 horas de tiempo de observación, que abarcan temas científicos como el sistema solar, exoplanetas, estrellas y formaciones estelares, galaxias cercanas y lejanas, lentes gravitacionales y cuásares.

Véase también

Notas

  1. "Baffled", in this context, means enclosed in a tube in a similar manner to a conventional optical telescope, which helps to stop stray light entering the telescope from the side. For an actual example, see the following link: Freniere, E.R. (1981). «First-order design of optical baffles». Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, First-order design of optical baffles. Radiation Scattering in Optical Systems 257. pp. 19-28. Bibcode:1981SPIE..257...19F. 

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Otras lecturas

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Enlaces externos

  • JWST en la NASA
  • JWST en la Agencia Espacial Europea
  • JWST Glossary
  • JWST Web Oficial en Español
  • JWST Timeline of Accomplishments, January 2017
  • JWST Progress Report, 2017
  • Así es el telescopio de la NASA que estudiará los nuevos exoplanetas
  • Despliegue del telescopio espacial James Webb en detalle


  •   Datos: Q186447
  •   Multimedia: James Webb Space Telescope

telescopio, espacial, james, webb, este, artículo, refiere, está, relacionado, vuelo, misión, espacial, futuro, información, este, artículo, puede, cambiar, frecuentemente, favor, agregues, datos, especulativos, recuerda, colocar, referencias, fuentes, fiables. Este articulo se refiere o esta relacionado con un vuelo o mision espacial futuro La informacion de este articulo puede cambiar frecuentemente Por favor no agregues datos especulativos y recuerda colocar referencias a fuentes fiables para dar mas detalles El telescopio espacial James Webb en ingles James Webb Space Telescope JWST es un observatorio espacial desarrollado por la colaboracion entre aproximadamente 17 paises 2 esta siendo construido y operado conjuntamente por la NASA la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense para sustituir los telescopios Hubble y Spitzer 3 4 El JWST ofrecera una resolucion y sensibilidad sin precedentes y permitira una amplia gama de investigaciones en los campos de la astronomia y la cosmologia 5 Uno de sus principales objetivos es observar algunos de los eventos y objetos mas distantes del universo como la formacion de las primeras galaxias Este tipo de objetivos estan fuera del alcance de los instrumentos terrestres y espaciales actuales Entre sus objetivos estan incluidos estudiar la formacion de estrellas y planetas y obtener imagenes directas de exoplanetas y novas Telescopio espacial James WebbEstadoEn desarrolloOperadorCSA NASA 1 ESAPagina webCSA ASC Canada NASA Estados Unidos ESA b Europa CNES FranciaDuracion planificada5 10 anosPropiedades de la naveFabricanteNorthrop GrummanBall AerospaceMasa de lanzamiento6200 kgComienzo de la misionLanzamiento31 de octubre de 2021VehiculoAriane 5LugarPuerto espacial de Kourou Guayana FrancesaParametros orbitalesSistema de referencia1 5 millones de km de la Tierra Tierra Sol punto L2 orbita de halo Instrumentos NIRCam camara de infrarrojo cercano NIRSpec espectrografo de infrarrojo cercano MIRI instrumento de infrarrojo medio NIRISS imagenes de infrarrojo cercano y espectrografo Slitless FGS sensor de guia fina editar datos en Wikidata Entre sus principales caracteristicas tecnicas hay que destacar el espejo primario de JWST que esta compuesto por 18 segmentos hexagonales que combinados crean un espejo con un diametro de 6 5 metros 21 pies 4 pulgadas un gran aumento con diferencia sobre el espejo utilizado por el Hubble de 2 4 metros 7 9 pies el parasol y cuatro instrumentos cientificos El telescopio se desplegara en el espacio cerca del punto lagrangiano Tierra Sol L2 estara protegido por un gran parasol hecho de cinco hojas de Kapton revestido de aluminio y silicona que mantendra al espejo y sus cuatro instrumentos cientificos principales a temperaturas cercanas al cero absoluto A diferencia del Hubble que observa en los espectros ultravioleta cercano visible e infrarrojo cercano el JWST observara en la luz visible de longitud de onda larga naranja a rojo a traves del rango del infrarrojo medio 0 6 a 27 mm Esto permitira que el JWST realice una amplia gama de investigaciones a traves de muchos subcampos de la astronomia 6 que observe y estudie las primeras estrellas de la epoca de reionizacion formacion de las primeras galaxias tome fotografias de nubes moleculares grupos de formacion estelar objetos con alto desplazamiento hacia el rojo demasiado viejos y demasiado distantes para que pudieran ser observados por el Hubble y otros telescopios anteriores 7 En desarrollo desde 1996 8 lo denominaron como Next Generation Space Telescope o NGST en 2002 fue denominado James E Webb en honor al funcionario del gobierno estadounidense que fue administrador de la NASA entre 1961 y 1968 y jugo un papel integral en el programa Apolo 9 10 El proyecto ha tenido numerosas demoras y gastos excesivos siendo sometido a importante rediseno durante 2005 En 2011 parte del Congreso de los Estados Unidos opto por su cancelacion despues de haber empleado en su desarrollo aproximadamente 3000 millones de dolares 11 estando en produccion o en fase de pruebas mas del 75 de su hardware 12 En noviembre de 2011 el Congreso revoco los planes para cancelar el proyecto y en su lugar puso un tope de financiacion adicional para completar el proyecto en 8000 millones de dolares 13 En diciembre de 2016 la NASA anuncio que la construccion del JWST habia finalizado y comenzaria su fase de pruebas 14 15 En marzo de 2018 la NASA retraso el lanzamiento de JWST un ano mas porque el parasol del telescopio se rasgo durante un despliegue de practica y los cables del parasol no se apretaron lo suficiente 16 Estaba previsto que el JWST fuera a ser lanzado en mayo de 2020 17 18 19 20 21 desde la Guayana Francesa 22 El 27 de junio de 2018 tras detectarse varios problemas tanto tecnicos como humanos durante las pruebas la NASA decide posponer el lanzamiento del telescopio al 30 de marzo de 2021 despues de que la junta de revision que evalua el proyecto emitiera un informe contrario a las expectativas respecto al cronograma previsto por el contratista y el proceso de la mision en general incluyendo los errores 23 24 25 26 27 28 29 30 El 10 de junio de 2020 Thomas Zurbuchen Administrador Asociado de la Direccion de Misiones Cientificas de la NASA anuncio que el lanzamiento del telescopio James Webb debera ser retrasado y no podra salir el 10 de marzo de 2021 como estaba estipulado Este retraso fue inevitable debido a la pandemia de COVID 19 la cual hizo que el trabajo en la nave se viera disminuido 31 Tras superar la prueba final de vacio termico el JWST demuestra que funcionara en el espacio 32 33 Indice 1 Descripcion 1 1 Barrera solar 1 2 optica 1 3 Instrumentos cientificos 1 4 Spacecraft Bus 2 Comparativas 3 Historia 3 1 Desarrollo y construccion 3 2 Presupuestos y plazos de lanzamiento 3 3 Participacion 3 4 Divulgacion y exposiciones 4 Mision 4 1 Lanzamiento y duracion de la mision 4 2 orbita 4 3 Astronomia infrarroja 4 4 Soporte en tierra y operaciones 5 Despliegue despues del lanzamiento 6 Programa cientifico y observaciones 6 1 Programa cientifico de proximo lanzamiento 7 Vease tambien 8 Notas 9 Referencias 10 Otras lecturas 11 Enlaces externosDescripcion EditarEl JWST se inicio en 1996 denominandolo en principio como el Next Generation Space Telescope NGST basado en la planificacion generica del sucesor del Hubble al menos desde 1993 34 en el ano 2002 se le cambio el nombre por el de James E Webb en honor al funcionario del gobierno estadounidense que fuera segundo administrador de la NASA entre 1961 y 1968 destacado por desempenar un papel importante en el programa Apolo y por establecer la investigacion cientifica como actividad central de la NASA 35 El JWST es un proyecto conjunto de la NASA la Agencia Espacial Europea la Agencia Espacial Canadiense y donde colaboran aproximadamente 17 paises mas Las contribuciones de Europa se formalizaron en 2007 con un Memorando de Entendimiento ESA NASA que incluye el lanzador Ariane 5 ECA el instrumento NIRSpec el montaje del banco optico MIRI y soporte de personal para las operaciones 36 El telescopio se espera que tenga una masa de aproximadamente la mitad del telescopio espacial Hubble aunque su espejo primario un reflector de berilio recubierto de oro de 6 5 metros de diametro tendra un area de recoleccion aproximadamente cinco veces mayor 25 m o 270 pies cuadrados vs 4 5 m o 48 pies cuadrados El JWST esta orientado hacia la astronomia cercana al infrarrojo pero tambien puede ver la luz visible naranja y roja asi como tambien la region del infrarrojo medio dependiendo del instrumento El diseno enfatiza el infrarrojo cercano al medio por tres motivos principales los objetos con alto desplazamiento hacia el rojo tienen sus emisiones visibles desplazadas al infrarrojo los objetos frios como los discos de escombros y los planetas emiten mas fuertemente en el infrarrojo y esta banda es dificil de estudiar desde el suelo o por los telescopios espaciales actuales como el Hubble Los telescopios terrestres tienen que observar atravesando la atmosfera que es opaca en muchas bandas infrarrojas Incluso donde la atmosfera es transparente muchos de los compuestos quimicos que son objetivo como el agua el dioxido de carbono y el metano tambien existen en la atmosfera terrestre lo que complica enormemente el analisis Los telescopios espaciales actuales como el Hubble no pueden estudiar estas bandas ya que sus espejos no son lo suficientemente frios el espejo del Hubble se mantiene a unos 15 grados C y por lo tanto el telescopio irradia con fuerza en las bandas IR El JWST operara cerca del punto de Lagrange Tierra Sol L2 aproximadamente a 930 000 millas 1 500 000 km mas alla de la orbita de la Tierra A modo de comparacion el Hubble orbita a 340 millas 550 km sobre la superficie de la Tierra y la Luna esta aproximadamente a 250 000 millas 400 000 km de la Tierra Esta distancia hace que la reparacion o actualizacion posterior al lanzamiento del hardware del JWST sea practicamente imposible Los objetos cercanos a este punto pueden orbitar el Sol en sincronia con la Tierra lo que permite que el telescopio permanezca a una distancia aproximadamente constante 37 y tiene obligado utilizar una barrera solar para bloquear el calor y la luz del Sol y la Tierra Esto mantendra la temperatura de la nave espacial por debajo de 50 K 220 C 370 F necesaria para las observaciones de infrarrojos 38 39 Vista de tres cuartos de la parte superior Parte inferior lado orientado al sol Barrera solar Editar Probando el despliegue del parasol en el hangar de pruebas en la instalacion Northrop Grumman en California ano 2014 Para realizar observaciones en el espectro infrarrojo el JWST debe mantenerse a una temperatura muy baja aproximadamente por debajo de 50 K 220 C 370 F de lo contrario la radiacion infrarroja del propio telescopio podria bloquear o sobrecargar sus instrumentos Para evitarlo utiliza un gran parasol que bloquea la luz y el calor del Sol la Tierra y la Luna ademas su posicion cercana al punto de Lagrange Tierra Sol L2 mantiene los tres cuerpos en el mismo lado de la nave espacial en todo momento 40 Su orbita halo alrededor del punto L2 evita la sombra de la Tierra y la Luna manteniendo una posicion constante y aceptable para la barrera solar y los paneles solares 37 El parasol esta hecho de pelicula de poliimida y tiene membranas recubiertas con aluminio en un lado y silicona en el otro El parasol esta disenado para doblarse doce veces por lo que cabe dentro de la cubierta del cohete Ariane 5 de 4 57 m 5 yardas 16 19 m 17 7 yardas Una vez ubicado el telescopio en el punto L2 el parasol se desplegara a 21 197 m 23 18 yardas 14 162 m 15 55 yardas El parasol fue ensamblado a mano en Man Tech NeXolve en Huntsville Alabama antes de ser entregado a Northrop Grumman en Redondo Beach California Estados Unidos para su prueba 41 optica Editar Ensamblado del espejo principal en el Centro de vuelo espacial Goddard mayo de 2016 El espejo primario de JWST es un reflector de berilio de 6 5 metros de diametro recubierto de oro con un area de recoleccion de 25 m Estas dimensiones son demasiado grande para los vehiculos de lanzamiento actuales por lo que el espejo lo componen 18 segmentos hexagonales que se desplegaran despues una vez que se haya abierto el telescopio La deteccion del frente de onda plano de la imagen a traves de la recuperacion de fase se usara para colocar los segmentos del espejo en la ubicacion correcta usando micromotores muy precisos Con posterioridad a esta configuracion inicial solo necesitaran breves encendidos cada pocos dias para mantener un enfoque optimo 42 siendo distinto a los telescopios terrestres como el Observatorio W M Keck que continuamente ajustan los segmentos de su espejo utilizando opticas activas para superar los efectos de la carga gravitacional y del viento y es posible debido a la falta de perturbaciones ambientales por estar ubicado en el espacio El diseno optico de JWST es un telescopio de tres espejos anastigmatico 43 que hace uso de espejos curvos secundarios y terciarios para obtener imagenes libres de aberraciones opticas en un amplio campo Ademas hay un espejo de direccion rapido que puede ajustar su posicion muchas veces por segundo para proporcionar estabilizacion de imagen Ball Aerospace amp Technologies es el principal subcontratista para el proyecto JWST dirigido por el contratista principal Northrop Grumman Aerospace Systems siendo dirigidos todos por el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt Maryland 44 45 Dieciocho segmentos de espejos primarios espejos de direccion secundarios terciarios y sensibles mas repuestos de vuelo han sido fabricados y pulidos por Ball Aerospace en segmentos de berilio fabricados por varias empresas entre ellas Axsys Brush Wellman y Tinsley Laboratories El ultimo segmento del espejo primario fue instalado el 3 de febrero de 2016 46 y el espejo secundario fue instalado el 3 de marzo de 2016 47 Instrumentos cientificos Editar El Integrated Science Instrument Module ISIM es un modulo que proporciona energia electrica recursos informaticos refrigeracion y estabilidad estructural para el telescopio Esta fabricado con un compuesto de grafito epoxi y va unido a la parte inferior de la estructura del telescopio En el ISIM se integran cuatro instrumentos 48 cientificos que se describen a continuacion y una camara guia 49 Modelo NIRCam Modelo NIRSpec Modelo MIRI a escala 1 3 Near InfraRed Camera NIRCam camara infrarroja con cobertura espectral que ira desde el borde de lo visible 0 6 micrometros hasta el infrarrojo cercano 5 micrometros 50 51 Tambien servira como sensor de frente de onda del observatorio necesario para actividades de deteccion y control de frente de onda Construida por un equipo dirigido por la Universidad de Arizona siendo Investigadora Principal Marcia Rieke El socio principal es Lockheed Martin Advanced Technology Center ubicado en Palo Alto California 52 Near InfraRed Spectrograph NIRSpec espectroscopio que realizara sus funciones en el mismo rango de longitud de onda Construido por la Agencia Espacial Europea en el Centro Europeo de Investigacion y Tecnologia Espacial ESTEC en Noordwijk Holanda El equipo fue desarrollado entre varios centros y organizaciones espaciales como Airbus Defence and Space Ottobrunn and Friedrichshafen Alemania y el Centro de vuelo espacial Goddard siendo Pierre Ferruit Escuela Normal Superior de Lyon el cientifico supervisor encargado del proyecto El diseno de NIRSpec tiene tres modos de observacion un modo de baja resolucion que utiliza un prisma un modo multiobjeto R 1000 y una unidad de campo integral R 2700 o modo de espectroscopia de ranura larga 53 La conmutacion entre los modos se realiza mediante un mecanismo de preseleccion de longitud de onda conocido como Filter Wheel Assembly y seleccionando el elemento dispersivo correspondiente prisma o rejilla utilizando el mecanismo de Grating Wheel Assembly 53 Ambos instrumentos se desarrollaron basandose en el instrumento ISOPHOT instalado tambien en el Observatorio Espacial Infrarrojo El modo multiobjeto se basa en un complejo mecanismo de microobturador que permitira observar simultaneamente cientos de objetos individuales en cualquier parte del campo de vision de NIRSpec Los mecanismos y sus elementos opticos fueron disenados integrados y probados por la empresa alemana Carl Zeiss 53 Mid InfraRed Instrument MIRI instrumento que medira el rango de longitud de onda del infrarrojo medio de 5 a 27 micrometros 54 55 Compuesto por camara de infrarrojo medio y un espectrometro de imagenes 44 Fue desarrollado en colaboracion entre la NASA y un consorcio de paises europeos esta dirigido por George H Rieke Universidad de Arizona y Gillian Wright UK Astronomy Technology Centre Edimburgo miembro del Science and Technology Facilities Council STFC 52 MIRI presenta mecanismos de rueda similares a NIRSpec que tambien han sido desarrollados y construidos por Carl Zeiss Optronics GmbH subcontratada a su vez por Max Planck Institute for Astronomy El instrumento una vez construido se entrego al Centro de vuelo espacial Goddard a mediados de 2012 para su eventual integracion en el ISIM La temperatura del MIRI no debe superar los 6 Kelvin K un enfriador mecanico de gas de helio ubicado en el lado calido del escudo ambiental conseguira reducirlo a tan baja temperatura 56 Fine Guidance Sensor and Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph FGS NIRISS estabilizador fabricado por la Agencia Espacial Canadiense bajo la supervision del cientifico John Hutchings Herzberg Institute of Astrophysics National Research Council Canada estabilizara la linea de vision del observatorio durante las observaciones cientificas Las mediciones del FGS se usan tanto para controlar la orientacion general de la nave espacial como para conducir el espejo de direccion para estabilizar la imagen La Agencia Espacial Canadiense tambien proporcionara un instrumento que observara el infrarrojo cercano y espectrografo Slitless NIRISS para imagenes astronomicas y espectroscopia en el rango de longitud de onda de 0 8 a 5 micrometros cuya direccion la supervisa el investigador principal Rene Doyon de la Universidad de Montreal 52 Debido a que el NIRISS esta fisicamente montado junto con el FGS a menudo se les reconoce como una sola unidad pero sus analisis son completamente distintos uno es un instrumento cientifico y el otro forma parte de la infraestructura de soporte del observatorio NIRCam y MIRI tienen coronografos bloqueadores de luz estelar para poder observar objetivos debiles como planetas extrasolares y discos circunestelares cercanos a estrellas brillantes 55 Los detectores infrarrojos de los modulos NIRCam NIRSpec FGS y NIRISS son suministrados por Teledyne Imaging Sensors anteriormente Rockwell Scientific Company Los sistemas instalados en el JWST asi como de los instrumentos ISIM y del ICDH utilizan el protocolo SpaceWire para transmitir datos entre los instrumentos cientificos y el equipo donde se analizan 57 Spacecraft Bus Editar Diagrama del Spacecraft Bus El panel solar es de color verde y las alas de color purpura claro son tonos de radiadores Spacecraft Bus es el principal componente del telescopio espacial James Webb alberga gran cantidad de piezas de computacion comunicacion propulsion y estructurales uniendo las diferentes partes del telescopio 58 Junto con la barrera solar forma el elemento de nave espacial del telescopio espacial 59 Los otros dos elementos principales del JWST son el Integrated Science Instrument Module ISIM y el Optical Telescope Element OTE 60 En el espacio conocido como Region 3 de ISIM tambien esta dentro del Spacecraft Bus este espacio incluye tambien el ISIM Command and Data Handling ICDH y el refrigerador criogenico MIRI 60 El Spacecraft Bus esta conectado al Optical Telescope Element por medio del Deployable Tower Assembly que a su vez esta conectado con la barrera solar 58 Con un peso de 350 kg aproximadamente 772 lb 5 tiene que estar preparado para soportar el JWST que tiene un peso aproximado de 6 5 toneladas Fabricado principalmente de material compuesto de grafito 5 Su montaje se realizo en California en 2015 luego se tuvo que integrar con el resto del telescopio espacial previamente a su lanzamiento previsto para 2020 61 El Spacecraft Bus puede proporcionar el apuntamiento de un segundo de arco y aisla la vibracion hasta dos 2 miliarcosegundos 62 Esta ubicado con orientacion al Sol en el lado calido del telescopio operara a una temperatura de aproximadamente 300 K 59 Todo instrumento posicionado con orientacion al Sol debe poder soportar condiciones termicas de la orbita del halo del telescopio que a un lado le da constantemente la luz solar y al otro la sombra por la barrera de la nave espacial 59 Otro aspecto importante del Spacecraft Bus es su equipo central de computacion almacenamiento de memoria y comunicaciones 58 El procesador y el software dirigen los datos hacia y desde los instrumentos al nucleo de memoria de estado solido y al sistema de radio que puede enviar datos a la Tierra asi como recibir ordenes 58 La computadora tambien controla el posicionamiento de la nave espacial tomando los datos del sensor de los giroscopios y el rastreador de estrellas y enviando las ordenes necesarias a los instrumentos de posicionamiento o propulsores 58 Comparativas Editar Comparacion con el espejo primario del Hubble Espejos del James Webb La arquitectura Calisto para SAFIR seria una sucesora de Spitzer que requeriria un enfriamiento pasivo aun mas frio que JWST 5 Kelvin 63 Vistas atmosfericas en el infrarrojo gran parte de este tipo de luz esta bloqueada cuando se observa desde la superficie de la Tierra Seria como mirar un arcoiris pero solo ver un color El deseo de tener un gran telescopio espacial infrarrojo se remonta a varias decadas en los Estados Unidos se estudio la posibilidad de crear un telescopio en la lanzadera Shuttle Infrared Telescope Facility mientras desarrollaba el Space Shuttle reconociendose el potencial existente de la astronomia infrarroja en ese instante 64 En comparacion con los telescopios de tierra se sabia que los observatorios espaciales estaban libres de la absorcion atmosferica de luz infrarroja seria como un cielo nuevo para los astronomos 64 La atmosfera tenue por encima de los 400 km de altura no tiene absorcion medible por lo que los detectores que operan en todas las longitudes de onda de 5 µm a 1000 µm alcanzan una alta sensibilidad radiometrica S G McCarthy y G W Autio 1978ref name proceedings spiedigitallibrary org gt dd dd Sin embargo los telescopios infrarrojos tienen un inconveniente necesitan conservarse extremadamente frios y cuanto mas larga es la longitud de onda de los infrarrojos mas frios deben estar 65 De lo contrario el calor de fondo del dispositivo bloquea a los instrumentos dejandolo completamente ciego 65 Este inconveniente puede superarse mediante un cuidadoso diseno de la nave espacial particularmente colocando el telescopio en un deposito con una sustancia extremadamente fria como el helio liquido 65 Esto significa que la mayoria de los telescopios infrarrojos tienen una vida util limitada por su refrigerante tan breve como cuestion de meses tal vez pocos anos como maximo 65 Hasta ahora ha sido posible mantener la temperatura lo suficientemente baja mediante el diseno de la nave espacial para permitir observaciones de infrarrojo cercano sin un suministro de refrigerante como por ejemplo las misiones extendidas de Spitzer y NEOWISE Otro ejemplo es el instrumento NICMOS del Hubble que comenzo utilizando un bloque de hielo de nitrogeno que se agoto tras un par de anos pero que luego se convirtio en un refrigerador criogenico que funcionaba continuamente El JWST esta disenado para enfriarse sin deposito simplemente usando una combinacion de barrera contra el sol y radiadores con el instrumento de infrarrojo medio utilizando un refrigerador criogenico adicional 66 Las demoras y los aumentos de presupuestos del telescopio se pueden comparar con el telescopio espacial Hubble 67 Cuando se empezo a hacer realidad el proyecto Hubble en 1972 tenia un presupuesto inicial estimado de 300 millones de dolares o aproximadamente 1000 millones de dolares de 2006 67 pero cuando fue enviado a orbita en 1990 el presupuesto ascendia aproximadamente a cuatro veces el inicial 67 Ademas los nuevos instrumentos instalados y las misiones de servicio asignadas han elevado el presupuesto a por lo menos 9000 millones de dolares en 2006 67 En 2006 se publico un articulo en la revista Nature donde se reflejaban los resultados de un estudio realizado en 1984 por el consejo de Ciencias del Espacio donde se estimaba que un observatorio infrarrojo de proxima generacion costaria 4000 millones de dolares cerca de 7000 millones de dolares de 2006 67 A diferencia de otros observatorios propuestos la mayoria de los cuales ya han sido cancelados o suspendidos incluidos el Terrestrial Planet Finder 2011 Space Interferometry Mission 2010 International X ray Observatory 2011 MAXIM Microarcsecond X ray Imaging Mision SAFIR Observatorio de Infrarrojo Lejano de Apertura Simple SUVO Observatorio Ultravioleta Visible del Espacio y el SPECS Sonda Submilimetrica de la Evolucion de la Estructura Cosmica el JWST es la ultima gran mision astrofisica de la NASA de su generacion construido Telescopios e instrumentos espaciales seleccionados 68 Nombre Ano Longitud de onda Apertura EnfriamientoOjo humano 0 39 0 75 µm 0 007 m N AIRT 1985 1 7 118 µm 0 15 m HelioISO 69 1995 2 5 240 µm 0 60 m HelioHubble STIS 1997 0 115 1 03 µm 2 4 m PasivoHubble NICMOS 1997 0 8 2 4 µm 2 4 m Nitrogeno despues criogenicoSpitzer 2003 3 180 µm 0 85 m HelioHubble WFC3 2009 0 2 1 7 µm 2 4 m Pasivo termo electrico 70 Herschel 2009 55 672 µm 3 5 m HelioJWST Planned 0 6 28 5 µm 6 5 m Pasivo criogenico MIRI Historia EditarDesarrollo y construccion Editar Sucesion de eventos Ano Eventos1996 NGST inicio2002 renombrado JWST 8 a 6 m2004 NEXUS cancelado 71 2007 esa nasa MOU2010 MCDR passed2011 Propuesto cancelado2021 Fecha previstaLa primera intencion a la hora de desarrollar un sucesor del Hubble se inicio entre 1989 y 1994 pensando en el concepto de telescopio Hi Z 72 un telescopio infrarrojo de 4 metros de abertura totalmente iluminado Note 1 que pudiera establecerse en una orbita de 3 UA 73 Esta orbita distante se habria beneficiado de la reduccion del ruido ligero del polvo zodiacal 73 Otros planes que se barajaron estuvieron relacionados con la mision del telescopio precursor NEXUS 74 75 En la epoca mas rapida mejor y mas barata de mediados de la decada de 1990 los lideres de la NASA optaron por un telescopio espacial de bajo costo 76 El resultado fue el concepto del NGST con una apertura de 8 metros y ubicado en el punto L2 con un presupuesto aproximado de 500 millones de dolares 76 En 1997 la NASA trabajo en conjunto con Centro de vuelo espacial Goddard 77 Ball Aerospace 78 y TRW 79 para realizar estudios tecnicos de presupuestos y requisitos y en 1999 fue elegida Lockheed Martin 80 y TRW para los conceptos preliminares del diseno 34 Para el lanzamiento fue elegido el ano 2007 pero la fecha de lanzamiento fue retrasada en varias ocasiones vease la tabla Planificacion de lanzamiento y presupuestos Un segmento del espejo del JWST 2010 En 2002 la NASA acepto la construccion del NGST con un presupuesto inicial de 824 8 millones de dolares despues rebautizado como telescopio espacial James Webb a la empresa TRW Con un diseno de un espejo primario descopado de 6 1 metros 20 pies y una fecha de lanzamiento prevista para 2010 81 Durante el mismo ano TRW fue comprada por Northrop Grumman convirtiendose en Northrop Grumman Space Technology 34 El Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA en Greenbelt Maryland es el lider del proyecto del observatorio El cientifico del proyecto del telescopio espacial James Webb es John C Mather Northrop Grumman Aerospace Systems es el contratista principal para el desarrollo e integracion del observatorio siendo los responsables de desarrollar y construir el elemento de la nave espacial incluyendo tanto el bus de la nave espacial como el parasol Ball Aerospace fue subcontratada para desarrollar y construir el Optical Telescope Element OTE Se ha contratado la unidad comercial Astro Aerospace de Northrop Grumman para construir el Deployable Tower Assembly DTA que conecta el OTE con el bus de la nave espacial y el Mid Boom Assembly MBA que ayuda a desplegar los grandes paneles solares en orbita 82 El Centro de vuelo espacial Goddard tambien es responsable de proporcionar el Integrated Science Instrument Module ISIM 49 Un panel solar convertira la luz solar en energia electrica que recarga las baterias necesarias para operar los otros subsistemas asi como los instrumentos cientificos pero el calor de estas operaciones debe disiparse para obtener un rendimiento optimo del equipo a 50 K 220 C 370 F 44 83 El aumento del presupuesto comunicado durante la primavera de 2005 condujo a una nueva planificacion en agosto de ese mismo ano 84 Los primeros resultados tecnicos de la reprogramacion fueron cambios significativos en los planes de integracion y prueba un retraso de lanzamiento de 22 meses de 2011 a 2013 y la eliminacion de las pruebas a nivel del sistema para modos de observatorio con una longitud de onda inferior a 1 7 micrometros Otras caracteristicas principales del observatorio no se modificaron Tras la nueva planificacion el proyecto se reviso de forma independiente en abril de 2006 La revision concluyo que el proyecto era tecnicamente solido pero que las fases de financiacion de la NASA debian modificarse La NASA acordo modificar los presupuestos del JWST Con el nuevo plan de 2005 el presupuesto del proyecto en su totalidad se estimo en aproximadamente 4500 millones de dolares Esto abarcaba aproximadamente 3500 millones de dolares para el diseno desarrollo lanzamiento y puesta en marcha y aproximadamente otros 1000 millones de dolares para diez anos de operaciones 84 La ESA aportaria alrededor de 300 millones de euros en lo que se incluye el lanzamiento 85 y la Agencia espacial canadiense aportaria aproximadamente 39 millones de dolares canadienses 86 En enero de 2007 nueve de los diez elementos cientificos en desarrollo para el proyecto pasaron con exito una revision que no parecia ser favorable 87 Estas tecnologias se consideraron bastante completas y finalizadas como para subsanar riesgos importantes del proyecto Uno de los elementos mas importantes en desarrollo el refrigerador criogenico MIRI dio satisfactorio en las pruebas en abril de 2007 Esta revision tecnologica represento el paso inicial en el proceso que finalmente movio el proyecto a su fase de diseno detallado Fase C Para mayo de 2007 los presupuestos todavia estaban en el objetivo 88 En marzo de 2008 el proyecto completo con exito su Preliminary Design Review PDR y lo paso en abril de 2008 Otras revisiones que tambien fueron aprobadas son la del Integrated Science Instrument Module en marzo de 2009 la revision del Optical Telescope Element que se completada en octubre de 2009 y la revision de la barrera solar que fue completada en enero de 2010 En abril de 2010 el telescopio supero la prueba de la Mission Critical Design Review MCDR Pasar el MCDR significaba que el observatorio integrado podra cumplir con todos los requisitos cientificos e ingenieros para su mision 89 El MCDR tambien supero todas las revisiones de diseno anteriores El cronograma del proyecto fue revisado y actualizado durante los meses posteriores al MCDR en un proceso llamado Independent Comprehensive Review Panel que condujo a iniciar un nuevo plan de la mision para ser lanzado en 2015 pero se volvio a posponer hasta 2018 Para el ano 2010 el presupuesto necesario empezo a afectar a otro proyecto aunque el JWST siguio dentro del cronograma 90 Para 2011 el proyecto JWST estaba en la fase final de diseno y fabricacion Fase C Como es tipico de un diseno complejo que no se puede cambiar una vez que se ha lanzado hay revisiones detalladas de cada parte del diseno la construccion y la operacion propuesta El proyecto inicio nuevas fronteras tecnologicas y se aprobaron sus revisiones de diseno En la decada de 1990 se desconocia si era posible fabricar un telescopio tan grande con tan poco peso 91 El montaje de los segmentos hexagonales del espejo primario que se realizo a traves de un brazo robotico comenzo en noviembre de 2015 y se finalizo en febrero de 2016 92 La construccion final del telescopio JWST se completo en su totalidad en noviembre de 2016 y se comenzaron a realizar intensos procedimientos de prueba 93 En marzo de 2018 la NASA volvio a posponer el lanzamiento hasta 2020 ya que el parasol del telescopio se rasgo durante un despliegue de practica y los cables del parasol no se apretaron lo suficiente 16 Primero los segmentos de espejo son fabricados en berilio Cada segmento de espejo es sometido a pruebas criogenicas en la instalacion de rayos X y criogenica en el Centro Marshall de vuelos espaciales Segmento de espejo despues de ser recubierto con oro Presupuestos y plazos de lanzamiento Editar Planificacion de lanzamiento y presupuestos Ano Lanzamientoprogramado Presupuesto planificado millones de dolares 1997 2007 91 500 91 1998 2007 94 1000 67 1999 2007 to 2008 95 1000 67 2000 2009 54 1800 67 2002 2010 96 2500 67 2003 2011 97 2500 67 2005 2013 3000 98 2006 2014 4500 99 2008 2014 5100 100 2010 2015 to 2016 65002011 2018 8700 101 2013 2018 8800 102 2017 2019 103 88002018 2020 104 88002018 2021 105 9660El dificil historial presupuestario de las demoras existentes en el JWST son debidos a factores externos como retrasos a la hora de decidir sobre el vehiculo de lanzamiento y el suplemento de fondos adicionales para imprevistos En 2006 se habia gastado 1000 millones de dolares en el desarrollo del telescopio con un presupuesto inicial aproximado de 4500 millones en ese momento Un articulo publicado en la revista Nature en 2006 indicaba que en un estudio realizado en 1984 por la Space Science Board se estimaba que un observatorio de infrarrojos de proxima generacion costaria alrededor de 4000 millones de dolares aproximadamente 7000 millones en dolares de 2006 67 Debido al presupuesto desorbitado desvio fondos previstos para otras investigaciones la revista cientifica Nature describio el JWST como el telescopio que se comio la astronomia en 2010 106 En junio de 2011 se informo que el telescopio costaria al menos cuatro veces mas de que inicialmente calculo y se lanzaria al menos con siete anos de retraso Las estimaciones presupuestarias iniciales eran que el observatorio costaria 1600 millones y se lanzaria en 2011 107 En realidad al principio se calculo el presupuesto del telescopio en 1600 millones de dolares pero fue amumentando a lo largo del desarrollo del proyecto llegando a unos 5000 millones de dolares cuando se confirmo formalmente que la mision se pondria en marcha en 2008 En el verano de 2010 la mision supero la prueba de Critical Design Review con excelentes resultados en lo referente a asuntos tecnicos aunque el cronograma y el presupuesto existente en ese momento llevaron a la Senadora de Maryland Barbara Mikulski a solicitar una revision independiente del proyecto El Independent Comprehensive Review Panel ICRP presidido por J Casani JPL anuncio que la fecha de lanzamiento mas proxima seria a finales de 2015 con un suplemento adicional de 1500 millones de dolares para un total de 6500 millones de dolares Tambien senalaron que esto habria requerido financiacion adicional en los anos fiscales 2011 y 2012 y que cualquier fecha posterior de lanzamiento daria lugar a otro suplemento final mas elevado 108 El 6 de julio de 2011 el comite de asignaciones de Comercio Justicia y Ciencia de la Camara de Representantes de Estados Unidos decidio cancelar el proyecto del JWST al proponer un presupuesto para el ano fiscal 2012 que elimino 1900 millones del presupuesto general de la NASA de los cuales aproximadamente un cuarto seria para el telescopio JWST 109 110 111 112 Se habia gastado 3000 millones y el 75 de sus instrumentos estaban en produccion 113 La propuesta de presupuesto fue aprobada por votacion del subcomite al dia siguiente El comite acuso que el proyecto suponia miles de millones de dolares mayor del presupuesto inicial y plagado por una gestion deficiente 109 Sin embargo en noviembre de 2011 el Congreso revirtio los planes para cancelar el JWST y en su lugar limito los fondos adicionales para completar el proyecto en 8000 millones 114 La finalizacion del proyecto del telescopio segun lo propuesto por el comite de apropiacion de la Camara tambien habria puesto en peligro la financiacion de otras misiones como el Telescopio de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio 115 La American Astronomical Society emitio una declaracion donde apoyaba la construccion del JWST en 2011 116 al igual que la senadora de Maryland Barbara Mikulski 117 Varias editoriales tambien vieron positivo el apoyo a la construccion del JWST haciendo que aparecieran en publicaciones regulares en prensa a lo largo del ano 2011 109 118 119 Algunos cientificos se mostraron preocupados por el aumento constante del presupuesto y los retrasos en el cronograma del telescopio que compite por los escasos presupuestos dedicados a la astronomia y por lo tanto amenaza la financiacion de otros programas cientificos espaciales 120 102 Una revision de los registros presupuestarios de la NASA y los informes de estado senalaron que el JWST esta plagado de muchos problemas que han afectado a otros proyectos importantes de la NASA Las reparaciones y pruebas adicionales incluyeron subestimaciones del presupuesto del telescopio que no permitieron contar con gastos para fallos tecnicos esperados proyecciones presupuestarias omitidas y evaluacion de componentes para estimar las condiciones de lanzamiento extremas extendiendo asi el cronograma y aumentando los presupuestos aun mas 102 107 121 Una de las razones por las que los presupuestos aumentaron tanto es que es dificil pronosticar el valor total del desarrollo y en general la previsibilidad del presupuesto mejoro cuando se alcanzaron los hitos iniciales del desarrollo 102 A mediados de la decada de 2010 aun se esperaba que la contribucion de los Estados Unidos costara 8800 millones de dolares 102 En 2007 la ESA hizo realizo una contribucion de 350 millones de euros 122 Con lo recaudado entre los fondos estadounidenses e internacionales se preve que el valor total sin incluir las operaciones ampliadas supere los 10 000 millones de dolares una vez finalizado 123 El 27 de marzo de 2018 los funcionarios de la NASA anunciaron que el lanzamiento de JWST se retrasaria hasta mayo de 2020 o quizas mas y admitieron que el valor del proyecto podrian superar el precio de 8800 millones de dolares 104 En el comunicado de prensa del 27 de marzo en que se anuncio otra demora la NASA dijo que publicara una estimacion de gastos revisada despues de que se determine una nueva ventana de lanzamiento en cooperacion con la ESA 19 Si esta estimacion excede el tope de 8000 millones de dolares que el Congreso puso en marcha en 2011 como se considera probable la NASA debera volver a autorizar la mision 124 125 En febrero de 2019 a pesar de expresar sus criticas sobre el aumento del presupueto el Congreso aumento el limite de gastos de la mision en 800 millones de dolares 126 Tras la nueva revision el presupuesto del proyecto asciende a un total de 9660 millones de dolares superando con creces el estimado en anteriores fechas 23 Participacion Editar NASA ESA y CSA colaboran en el telescopio desde 1996 ESA participa en la construccion y en el lanzamiento desde el ano 2003 tras la aprobacion de su colaboracion en 2007 firmo un acuerdo con la NASA A cambio de una participacion plena representacion y acceso al observatorio para sus astronomos ESA proporciona el instrumento NIRSpec el Optical Bench Assembly del instrumento MIRI un cohete Ariane 5 ECA y mano de obra para apoyar durante las operaciones 85 127 El CSA proporcionara el Fine Guidance Sensor and the Near Infrared Imager Slitless Spectrograph mas mano de obra para apoyar las operaciones 128 Paises participantes Austria Belgica Canada Republica Checa Dinamarca Finlandia Francia Alemania Grecia Irlanda Italia Luxemburgo Paises Bajos Noruega Portugal Espana Suecia Suiza Reino Unido Estados Unidos Divulgacion y exposiciones Editar Primer modelo a gran escala en exhibicion en Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA 2005 Un telescopio a escala real estuvo expuesto en varios lugares desde 2005 en los Estados Unidos en Seattle Washington Colorado Springs Colorado Greenbelt Maryland Rochester Nueva York Manhattan Nueva York y Orlando Florida y en otras ciudades como Paris Francia Dublin Irlanda Montreal Quebec Canada Hatfield Reino Unido y Munich Alemania El modelo fue construido por Northrop Grumman Aerospace Systems 129 En mayo de 2007 se monto un modelo a escala real del telescopio para exhibirlo en el Smithsonian Institution s National Air and Space Museum on the National Mall Washington D C El modelo tenia como objetivo mostrar al publico una mejor comprension del tamano escala y complejidad del satelite asi como despertar el interes de los espectadores en la ciencia y la astronomia en general El modelo es significativamente diferente del telescopio ya que el modelo debe resistir la gravedad y el clima por lo que esta construido principalmente de aluminio y acero de aproximadamente 24 12 12 m 79 39 39 pies y pesa 5 5 toneladas 12 000 lb El modelo se exhibio en Battery Park Nueva York durante el World Science Festival 2010 donde sirvio de telon de fondo para una mesa redonda con el Premio Nobel John C Mather el astronauta John M Grunsfeld y la astronoma Heidi Hammel En marzo de 2013 trasladaron el modelo a Austin Texas para SXSW 2013 130 131 Mision EditarLa principal mision cientifica de JWST tiene principalmente cuatro objetivos fundamentales encontrar luz de las primeras estrellas y galaxias que se formaron en el universo despues del Big Bang estudiar la formacion y evolucion de las galaxias comprender la formacion de estrellas y sistemas solares y estudiar los sistemas planetarios y los origenes de la vida 132 Estos objetivos se pueden lograr de manera mas efectiva mediante la observacion en longitudes de onda infrarroja cercana que en la luz en la parte visible del espectro Por esta razon los instrumentos de JWST no mediran la luz visible o ultravioleta como el telescopio Hubble porque tiene una capacidad mucho mayor para realizar astronomia infrarroja El JWST sera sensible en un rango de longitudes de onda de 0 6 luz naranja a 28 micrometros radiacion infrarroja profunda a aproximadamente 100 K 170 C 280 F El telescopio tambien se utilizara para recopilar informacion sobre la luz de atenuacion de la estrella KIC 8462852 descubierta en el ano 2015 que tiene algunas propiedades anormales de la curva de luz 133 Lanzamiento y duracion de la mision Editar En principio estaba previsto que el telescopio estuviera listo para ser lanzado en 2018 134 Tras distintos aplazamientos de fecha de lanzamiento por diversos contratiempos 135 en junio de 2018 se establecio como nueva fecha de lanzamiento el 30 de marzo de 2021 29 con un cohete Ariane 5 En junio de 2021 la fecha de lanzamiento vuelve a retrasarse a noviembre del mismo ano permaneciendo desde la Guayana Francesa a bordo de Ariane 5 136 El observatorio esta provisto de un anillo interfaz de vehiculo de lanzamiento que podria ser utilizado para que un futuro lanzamiento de aprovisionamiento del observatorio por medio de astronautas o robots pudiera solucionar problemas de despliegue general Sin embargo el telescopio en si no es util y los astronautas no podrian realizar tareas como intercambiar instrumentos como con el telescopio Hubble 44 El tiempo nominal de la mision es de cinco anos con un limite en principio de diez anos 137 JWST necesita usar propelente para mantener su orbita de halo alrededor del punto de Lagrange L2 lo que proporciona un limite superior a su vida util esperada y esta siendo disenado para transportar suficiente propelente para diez anos 138 La mision cientifica programada de cinco anos comienza despues de una fase de prueba y puesta en marcha de 6 meses 138 La orbita L2 es solo metaestable por lo que requiere un mantenimiento de estacion orbital o el objeto se alejara de esta configuracion orbital 139 JWST configurado para el lanzamiento JWST no estara ubicado exactamente en el punto L2 pero hara un circulo alrededor de el en una orbita de halo Dos vistas alternativas desde el Telescopio espacial Hubble de la Nebulosa de la Quilla comparando astronomia ultravioleta y visible arriba e infrarroja abajo Mucho mas estrellas son visibles en este ultimo Las observaciones infrarrojas pueden ver objetos ocultos en luz visible como muestra HUDF JD2 orbita Editar El JWST estara ubicado cerca del segundo punto de Lagrange L2 del sistema Tierra Sol que se encuentra a 1 500 000 kilometros 930 000 mi de la Tierra justo enfrente del Sol Normalmente un objeto que rodea el Sol mas alla de la Tierra tardaria mas de un ano en completar su orbita pero cerca del punto L2 la atraccion gravitacional combinada de la Tierra y el Sol permite a la nave orbitar alrededor del Sol a la misma velocidad que la Tierra El telescopio girara alrededor del punto L2 en una orbita de halo que estara inclinada con respecto a la ecliptica tendra un radio de aproximadamente de 800 000 kilometros 500 000 millas y tardara aproximadamente medio ano en completarse 37 Dado que el punto L2 es solo un punto de equilibrio sin atraccion gravitatoria una orbita de halo no es una orbita en el sentido habitual el modulo espacial esta realmente en orbita alrededor del Sol y la orbita de halo puede considerarse deriva controlada para permanecer en las proximidades del punto L2 140 Esto requiere cierto mantenimiento de correccion de la estacion entre 2 4 m s 141 y un total de 150 m s por ano 142 El sistema de propulsion del observatorio lo forman dos conjuntos de propulsores 143 Astronomia infrarroja Editar JWST es el sucesor del telescopio espacial Hubble HST y dado que su caracteristica principal reside en la observacion infrarroja tambien es el sucesor del telescopio espacial Spitzer SST JWST superara con creces a ambos telescopios pudiendo observar muchas mas estrellas y galaxias recientes y mas antiguas 144 Observar en el infrarrojo es una tecnica clave para lograrlo debido al desplazamiento al rojo cosmologico y porque penetra mejor en el oscurecimiento producido por las nubes de polvo interestelar y gas Tambien permite poder observar objetos mas frios y debiles Debido a que el vapor de agua y el dioxido de carbono en la atmosfera de la Tierra absorben fuertemente la mayoria de los infrarrojos la astronomia infrarroja terrestre se limita a rangos de longitud de onda cercanos donde la atmosfera absorbe con menor fuerza Ademas la atmosfera misma irradia en la luz infrarroja bloqueando a menudo el objeto que se observa Esto hace que un telescopio espacial sea preferible para la observacion infrarroja 145 Cuanto mas distante es un objeto mas joven es aparentemente debido a que su luz ha tardado mas en alcanzar a los observadores humanos Debido a que el universo se esta expandiendo a medida que la luz viaja se desplaza hacia el rojo y por lo tanto estos objetos son mas faciles de ver si se ven en el infrarrojo 146 Se espera que las capacidades infrarrojas de JWST lo hagan retroceder en el tiempo a las primeras galaxias que se formaron unos pocos cientos de millones de anos despues del Big Bang 147 La radiacion infrarroja puede atravesar facilmente las regiones de polvo cosmico que dispersan la luz visible Las observaciones en infrarrojos permiten el estudio de objetos y regiones del espacio que quedarian oscurecidos por el gas y el polvo en el espectro visible 146 como las nubes moleculares donde nacen las estrellas los discos circunestelares que dan lugar a los planetas y los nucleos de galaxias activas 146 Los objetos relativamente frios temperaturas inferiores a varios miles de grados emiten su radiacion principalmente en el infrarrojo tal como lo describe la ley de Planck Como resultado la mayoria de los objetos que son mas frios que las estrellas se estudian mejor en el infrarrojo 146 Esto incluye las nubes del medio interestelar enanas marrones planetas tanto en nuestro sistema solar como en otros sistemas cometas y objetos del cinturon de Kuiper que seran observados con el Mid Infrared Instrument MIRI que requiere un refrigerador criogenico adicional 54 147 Algunas de las misiones en astronomia infrarroja que afectaron el desarrollo de JWST fueron Spitzer y tambien la sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe WMAP 148 Spitzer demostro la importancia del infrarrojo medio como en sus discos de observacion de polvo alrededor de las estrellas 122 La sonda WMAP demostro que el universo estaba iluminado al corrimiento al rojo 17 lo que subraya aun mas la importancia del infrarrojo medio 122 Ambas misiones se lanzaron a principios de la decada de 2000 a tiempo todavia para influir en el desarrollo de JWST 148 Soporte en tierra y operaciones 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 Science and Operations Center S amp OC para el JWST con un presupuesto inicial de 162 200 000 de dolares destinado a apoyar operaciones durante el primer ano de funcionamiento tras el lanzamiento 149 Con esta funcionalidad el STScI sera responsable de la operacion cientifica del telescopio y la entrega de productos de datos a la comunidad astronomica Los datos se transmitiran desde JWST hasta la Tierra a traves de la Red del Espacio Profundo de la NASA se procesaran y calibraran en el STScI para ser distribuido posteriormente en linea a los astronomos de todo el mundo De forma similar a como opera el Hubble cualquier persona en cualquier parte del mundo podra presentar proyectos para realizar observaciones Cada ano varios comites de astronomos examinaran por pares las propuestas presentadas para seleccionar los proyectos a observar en el proximo ano Los autores de las propuestas elegidas generalmente tendran un ano de acceso privado a las nuevas observaciones despues de lo cual los datos estaran disponibles publicamente para su descarga por parte del archivo en linea de STScI La mayor parte del procesamiento de datos del telescopio se realiza mediante ordenadores convencionales de una sola placa 150 La conversion de los datos cientificos analogicos a formato digital se lleva a cabo mediante el SIDECAR ASIC System for Image Digitization Enhancement Control And Retrieval Application Specific Integrated Circuit La NASA declaro que el SIDECAR ASIC incluira todas las funciones de una caja de herramientas de 9 kg 20 lb en un paquete de 3 cm y consumira solo 11 milivatios de potencia 151 Como esta conversion debe realizarse cerca de los detectores en el lado mas frio del telescopio usar baja potencia de este circuito integrado sera crucial para mantener la baja temperatura necesaria para el buen funcionamiento del JWST 151 Despliegue despues del lanzamiento EditarCasi un mes despues del lanzamiento se iniciara una correccion de trayectoria para colocar el JWST en una orbita de halo en el punto lagrangiano L2 152 Linea temporal despues del despliegue del JWST 44 Animacion de la trayectoria del James Webb Space Telescope Vista polar Vista ecuatorialPrograma cientifico y observaciones EditarEl tiempo de observacion de JWST se asignara por medio de un programa conocido como Director s Discretionary Early Release Science DD ERS el programa Guaranteed Time Observations GTO y el programa General Observers GO 153 El programa GTO proporciona el tiempo de observacion garantizado para los cientificos que desarrollaron componentes de hardware y software para el observatorio El programa GO proporciona a todos los astronomos la oportunidad de solicitar tiempo de observacion Los programas GO se seleccionaran a traves de una revision por parte de un Comite de Asignacion de Tiempo TAC similar al proceso de revision de propuestas utilizado para el telescopio espacial Hubble Se espera que el tiempo de observacion de JWST sea muy alto lo que significaria que el numero de propuestas de GO enviadas sera mucho mayor que el numero que se puede aprobar en cualquier ciclo de observacion Programa cientifico de proximo lanzamiento Editar En noviembre de 2017 el Space Telescope Science Institute anuncio que 13 programas Director s Discretionary Early Release Science DD ERS habian sido seleccionados elegidos a traves de un proceso competitivo de propuestas 154 Las observaciones de estos programas se obtendran durante los primeros cinco meses de las operaciones cientificas de JWST una vez finalizado el periodo de puesta en servicio Se le otorgo a los 13 programas un total de 460 horas de tiempo de observacion que abarcan temas cientificos como el sistema solar exoplanetas estrellas y formaciones estelares galaxias cercanas y lejanas lentes gravitacionales y cuasares Vease tambien EditarTelescopio Espacial de Alta Definicion HDST propuesta 12 para futuro lanzamiento en decada de 2030 Telescopio de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio futuro lanzamiento en decada de 2020 Anexo Mayores telescopios reflectores opticos Cosmologia fisica Control termico en naves espaciales Paneles solares en naves espacialesNotas Editar Baffled in this context means enclosed in a tube in a similar manner to a conventional optical telescope which helps to stop stray light entering the telescope from the side For an actual example see the following link Freniere E R 1981 First order design of optical baffles Society of Photo Optical Instrumentation Engineers SPIE Conference Series First order design of optical baffles Radiation Scattering in Optical Systems 257 pp 19 28 Bibcode 1981SPIE 257 19F Referencias Editar NASA JWST FAQ Who are the partners in the Webb project NASA 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