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### Cómo funciona el telescopio Hubble
El Telescopio Espacial Hubble (HST) ha transformado radicalmente nuestra comprensión del universo desde su lanzamiento en 1990. Situado a unos 547 kilómetros (340 millas) sobre la Tierra, más allá de la distorsión atmosférica, el Hubble ofrece una visión clara y sin obstáculos de estrellas distantes, galaxias y otros fenómenos celestes. Pero, ¿cómo funciona exactamente esta maravilla de la ingeniería moderna? Este artículo profundiza en los componentes clave, los principios y el funcionamiento que hacen del HST un instrumento sin parangón en el campo de la astronomía.
#### Contexto histórico y objetivos de la misión
La idea del Telescopio Espacial Hubble se remonta a la década de 1940, aunque no fue hasta la década de 1970 cuando comenzaron a tomar forma los planes para lo que se convertiría en uno de los proyectos científicos más exitosos de la NASA. Bautizado en honor al astrónomo Edwin Hubble, los principales objetivos de la misión del telescopio son explorar la estructura del universo, la formación de galaxias y estrellas, las propiedades de los planetas dentro de nuestro sistema solar y, en general, responder preguntas fundamentales sobre nuestro lugar en el cosmos.
#### Componentes del Telescopio Espacial Hubble
Para comprender cómo funciona el Hubble, primero hay que analizar sus componentes principales.
1. El conjunto del telescopio óptico (OTA):
– Espejo primario: El corazón del Hubble, el espejo primario tiene 2.4 metros (7.9 pies) de diámetro. Recoge la luz de los objetos celestes y la refleja hacia el espejo secundario.
– Espejo secundario: Este espejo más pequeño, situado encima del espejo principal, refleja la luz de nuevo, dirigiéndola hacia abajo, hacia el instrumento principal.
2. Los instrumentos científicos:
El Hubble está equipado con un conjunto de instrumentos científicos de vanguardia, cada uno especializado para diferentes tipos de observaciones:
– Cámara de Campo Amplio 3 (WFC3): Esta cámara captura imágenes de alta resolución en tres rangos diferentes del espectro electromagnético: ultravioleta, visible e infrarrojo cercano.
– Cámara avanzada para estudios (ACS): Optimizada para observaciones tipo estudio, puede capturar grandes regiones del espacio con gran detalle.
– Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS): Diseñado para estudiar los espectros de luz ultravioleta procedentes de fuentes celestes, revelando información sobre su composición, temperatura, densidad y movimiento.
– Espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial (STIS): Estas capacidades combinadas de obtención de imágenes y espectroscopia permiten un examen detallado de los procesos químicos y las propiedades físicas.
– Cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro multiobjeto (NICMOS): Aunque ya no está operativa, la NICMOS fue fundamental para las observaciones infrarrojas antes de que la WFC3 asumiera esta función.
3. Los sistemas de apoyo:
– Sistema de control de apuntamiento: La precisión en el espacio es fundamental, y el sistema de apuntamiento de precisión del Hubble utiliza giroscopios y sensores de guiado fino para mantener una orientación exacta. Este sistema permite que el telescopio se fije en un objetivo con una precisión de 0.007 segundos de arco.
– Sistemas de procesamiento de datos: El Hubble está equipado con sistemas informáticos que controlan las observaciones, almacenan los datos y transmiten esta información de vuelta a la Tierra. Los datos se transmiten a través del Sistema de Retransmisión de Datos y Seguimiento por Satélite (TDRSS).
#### Los principios que rigen el funcionamiento del Hubble
El funcionamiento del Hubble se basa en varios principios fundamentales de la física y la ingeniería:
1. Reflexión y refracción:
Como ya se mencionó, el Hubble utiliza sus espejos primario y secundario para capturar y enfocar la luz. Estos espejos están recubiertos con una fina capa de aluminio, seguida de una capa protectora de fluoruro de magnesio, que aumenta la reflectividad y reduce la dispersión.
2. Espectroscopia:
La espectroscopia es fundamental para identificar la composición química de los objetos observados. Al descomponer la luz en sus colores constituyentes (espectro), instrumentos como COS y STIS pueden identificar firmas únicas que corresponden a elementos y moléculas específicos.
3. Espectro electromagnético:
El Hubble observó un amplio rango del espectro electromagnético, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. Esta capacidad le permite detectar fenómenos invisibles a simple vista e incluso algunos observatorios terrestres que se ven limitados por la interferencia atmosférica.
#### Las operaciones: Cómo el Hubble realiza las observaciones
1. Planificación de la misión y selección de objetivos:
Antes de que el Hubble pueda realizar una observación, los científicos en la Tierra deben determinar sus objetivos. Las propuestas para el tiempo de observación provienen de astrónomos de todo el mundo, y estas propuestas son rigurosamente evaluadas y programadas.
2. Apuntado y estabilidad:
Una vez seleccionado un objetivo, los giroscopios de alta precisión y los sensores de guiado fino del Hubble trabajan conjuntamente para orientar el telescopio en la dirección deseada. El Hubble orbita la Tierra a unos 27 300 kilómetros por hora (17 000 millas por hora), completando una órbita aproximadamente cada 97 minutos. A pesar de este rápido movimiento, su sistema de apuntamiento le permite enfocar con precisión objetos distantes durante largos periodos.
3. Recopilación de datos:
Cuando la luz de un objeto celeste entra en el telescopio y es enfocada por los espejos, se dirige al instrumento científico correspondiente. Según los requisitos de la observación, el instrumento puede capturar imágenes, analizar espectros o incluso medir polarizaciones.
4. Transmisión y procesamiento de datos:
Los datos recopilados se envían a la Tierra a través de la red TDRSS. Esta información se almacena, procesa y calibra en el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland. Posteriormente, los datos procesados se ponen a disposición de los astrónomos y del público, contribuyendo a innumerables descubrimientos científicos.
#### Logros y contribuciones
Desde su lanzamiento, el Hubble ha revolucionado nuestra comprensión del universo. Algunas de sus contribuciones más significativas incluyen:
– La edad del universo: Al observar estrellas variables en galaxias distantes, el Hubble ayudó a precisar la edad del universo hasta aproximadamente 13.8 millones de años.
– Energía oscura: Las observaciones del Hubble de supernovas distantes proporcionaron pruebas clave de la existencia de la energía oscura, una fuerza misteriosa que impulsa la aceleración de la expansión del universo.
– Atmósferas de exoplanetas: El Hubble ha sido fundamental para caracterizar las atmósferas de planetas que orbitan otras estrellas, detectando vapor de agua, metano y otras moléculas.
– Imágenes del Campo Profundo: El Campo Profundo del Hubble y sus sucesores (Campo Ultraprofundo, Campo Extremadamente Profundo) han revelado un universo repleto de galaxias, cada una en diferentes etapas de evolución, ampliando considerablemente nuestro conocimiento de la cosmología y la formación de galaxias.
#### Desafíos y mantenimiento
El recorrido del Hubble no ha sido del todo sencillo. Inmediatamente después de su lanzamiento, se descubrió un defecto en la curvatura del espejo primario, lo que provocaba imágenes borrosas. Este problema se corrigió en 1993 mediante una misión de mantenimiento que instaló el sistema COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement), dotando al Hubble de unas "gafas" y restaurando su nitidez de observación.
Cinco misiones de mantenimiento realizadas por astronautas a bordo del transbordador espacial modernizaron los sistemas del Hubble, reemplazaron instrumentos antiguos por otros nuevos y garantizaron su funcionamiento continuo. La última de estas misiones tuvo lugar en 2009 y, desde entonces, el Hubble ha seguido produciendo imágenes impresionantes y valiosos datos científicos.
### Pensando en el futuro
Si bien el sucesor del Hubble, el Telescopio Espacial James Webb (JWST), está preparado para ocupar la vanguardia de la investigación astronómica con sus capacidades avanzadas, el legado del Hubble perdurará. Juntos, estos observatorios ofrecerán perspectivas complementarias, con el Hubble centrándose en el ultravioleta y el visible.
