En la "sala limpia" del Centro de Vuelo Espacial Goddard, los t茅cnicos abren un espejo segmentado del Observatorio James Webb en preparaci贸n para la prueba de alineaci贸n en el verano de 2016. Foto: NASA / Chris GunnPara encontrar y determinar las caracter铆sticas de docenas de exoplanetas similares a la Tierra, se requiere un telescopio espacial muy estable, cuyos componentes 贸pticos muevan y distorsionen la imagen en no m谩s de unos pocos pic贸metros; esto es menor que el tama帽o de un 谩tomo. Tambi茅n se necesitan herramientas de nueva generaci贸n que puedan garantizar este nivel de estabilidad. Hace un a帽o y medio, la NASA
asign贸 fondos a un grupo de investigaci贸n en el Centro de Vuelo Espacial Goddard y Tecnolog铆a 4-D para crear un interfer贸metro de alta velocidad que garantice la estabilidad del pic贸metro del telescopio. Nadie pudo resolver este problema antes.
Como en todos los interfer贸metros, aqu铆 el haz de luz se divide en varios haces coherentes. Cada uno de ellos sigue su propio camino, y luego se unen nuevamente, creando un patr贸n de interferencia por el cual es posible establecer la diferencia de fase de los haces interferentes en un punto dado de la imagen. Para que pueda registrar el m谩s m铆nimo movimiento o desplazamiento del material. Tal interfer贸metro se us贸 para alinear 18 espejos del Observatorio James Webb.
La NASA decidi贸 que medir solo la superficie de los espejos no es suficiente. Por lo tanto, el Centro de Vuelo Espacial Goddard, junto con la tecnolog铆a 4-D, desarroll贸 un interfer贸metro l谩ser din谩mico avanzado que registra simult谩neamente los desplazamientos no solo de los espejos, sino tambi茅n de sus monturas y otros componentes estructurales, trabajando en condiciones de vibraci贸n, ruido o turbulencia de aire. El instrumento era cuatro 贸rdenes de magnitud m谩s preciso que cualquier t茅cnica similar en ese momento. Poco despu茅s de su creaci贸n, el instrumento se us贸 inmediatamente en los laboratorios, salas limpias y c谩maras de prueba de todos los participantes del proyecto.
Pero esto tampoco fue suficiente para llevar a cabo misiones espaciales como
LUVOIR (Large UV Optical Infrared Surveyor). El concepto supone que los espejos grandes con un di谩metro de 8-18 m cubren los rangos de longitud de onda ultravioleta, visible e infrarroja. Los telescopios LUVOIR podr谩n analizar la estructura y la composici贸n de la superficie de los exoplanetas, as铆 como eliminar los d茅biles discos circunestelares para dar una idea de c贸mo se forman los planetas. Adem谩s, dichos telescopios podr谩n determinar las biofirmas en las atm贸sferas de exoplanetas distantes: los contenidos de CO
2 , CO, ox铆geno molecular (O
2 ), ozono (O
3 ), agua (H
2 O) y metano (CH
4 ).
Disparar simult谩neamente en diferentes espectros LUVOIR ayudar谩 a comprender c贸mo la radiaci贸n UV de la estrella madre regula la fotoqu铆mica atmosf茅rica en los planetas habitados.
El 25 de enero de 2018, un grupo de investigaci贸n en el Centro de Vuelo Espacial Goddard
anunci贸 la creaci贸n de una herramienta que har铆a posible la precisi贸n del pic贸metro. Este es el primer instrumento 煤nico de este tipo: el interfer贸metro de speckle (interfer贸metro de speckle).
Los expertos en 贸ptica del Goddard Center Babak Salf (izquierda) y Lee Feinberg (derecha), con la ayuda del ingeniero Eli Gri-MacMahon (centro) de Genesis, desarrollaron el sistema de vac铆o t茅rmico ultraestable, que se utilizar谩 para las pruebas. mediciones de interfer贸metro con una precisi贸n de 12 pic贸metrosLos cient铆ficos han demostrado que el nuevo interfer贸metro puede registrar din谩micamente los desplazamientos en un espejo segmentado de 1,5 metros del telescopio y su estructura de soporte con una precisi贸n de 25 pic贸metros.
Tales desplazamientos de la escala at贸mica en secciones individuales del espejo pueden ocurrir debido a cambios de temperatura o como resultado del transporte "inexacto" desde la Tierra, cuando el veh铆culo de lanzamiento acelera con una aceleraci贸n de 6.5 g. Los cient铆ficos dicen que incluso un cambio de un 谩tomo afectar谩 la precisi贸n de las mediciones de la atm贸sfera y la superficie de exoplanetas distantes.
Los desarrolladores ahora probar谩n el interfer贸metro en una instalaci贸n de vac铆o t茅rmico ultraestable y ver谩n si es capaz de detectar desplazamientos de 12 pic贸metros, es decir, 1/10 del di谩metro de un 谩tomo de hidr贸geno.