Comenzó con un estallido...
El Universo está ahí afuera, esperando que lo descubras.
El Telescopio Espacial Hubble, como se representa durante la última y última misión de servicio. Crédito de la imagen: NASA
Por Ethan Siegel, para Forbes Octubre 18 de 2017
Las opiniones expresadas por Ethan Siegel colaborador de Forbes son propias.
Desde 1990, el Telescopio Espacial Hubble ha estado redefiniendo cómo vemos nuestro Universo. Desde cientos de millas sobre la superficie de la Tierra, orbita todo el mundo cada 97 minutos. Múltiples misiones de servicio, incluida la última en 2009, han corregido su óptica, mejorado sus cámaras, reemplazado piezas gastadas y lo han elevado a órbitas más altas. Con el desmantelamiento del transbordador espacial, sin embargo, el telescopio que cambió el mundo ahora está mirando hacia el inevitable final de su vida. Incluso si los sensores de guía fina nunca fallan; incluso si las ruedas de reacción siguen funcionando; incluso si el equipo de comunicaciones nunca muere, el Hubble está en problemas. Actualmente está retrocediendo hacia la Tierra, y no hay planes para detener su decaimiento orbital.
Cuando una nave vuelve a entrar en la atmósfera de la Tierra, casi siempre se rompe en muchos pedazos. Si la desorción no se realiza de manera controlada, los escombros podrían aterrizar sobre áreas pobladas, causando daños catastróficos. Crédito de la imagen: NASA / ESA / Bill Moede y Jesse Carpenter
El Hubble está actualmente orbitando la Tierra a una altitud media de 353 millas, o 568 kilómetros. Normalmente definimos el límite entre la atmósfera de la Tierra y el espacio exterior a 60 millas (aproximadamente 100 kilómetros), pero en realidad la situación es mucho más complicada. La atmósfera nunca termina realmente, pero simplemente se difumina cada vez más arriba, con átomos y moléculas ligadas gravitacionalmente a la Tierra que se extienden hasta altitudes de hasta 10.000 km (6.200 millas). Más allá de ese punto, la atmósfera de la Tierra es indistinguible del viento solar, con ambos consistentes en átomos tenues, calientes y partículas ionizadas.
Las capas de la atmósfera de la Tierra, como se muestra aquí a escala, suben mucho más alto que el límite del espacio típicamente definido. Cada objeto en la órbita de la Tierra baja está sujeto a arrastre atmosférico en algún nivel. Crédito de la imagen: Wikimedia Commons user Kelvinsong
Aunque la abrumadora mayoría de nuestra atmósfera (en masa) está contenida en las capas más bajas, la troposfera contiene el 75% de la atmósfera de la Tierra, la estratosfera contiene otro 20% y la mesosfera contiene casi el 5% restante. Más allá de eso, el arrastre atmosférico disminuye considerablemente y las órbitas a largo plazo son posibles. Desde el espacio, las tres capas más bajas son las únicas que son ópticamente visibles, con la mayoría de los satélites en la órbita de la Tierra baja ubicados sobre todos ellos: en la termosfera. En estas increíbles altitudes, una molécula atmosférica típica (de oxígeno, por ejemplo) podría viajar durante un kilómetro o más antes de colisionar con otra.
La troposfera (naranja), la estratosfera (blanco) y la mesosfera (azul) son donde residen la abrumadora mayoría de las moléculas en la atmósfera terrestre. Pero más allá de eso, el aire todavía está presente, haciendo que los satélites caigan y eventualmente des-orbitan si se los deja solos. Crédito de la imagen: NASA / Crew of Expedition 22
Pero el Telescopio Espacial Hubble es mucho más grande que una molécula de oxígeno, y se mueve mucho más rápido que uno también. Al moverse a aproximadamente 5 millas por segundo, choca con estas moléculas de aire a gran altitud de forma continua, y cada colisión lo libera de una pequeña e imperceptible velocidad. En el transcurso de una hora, un día o incluso un mes, los cambios no se notan. Dale suficiente tiempo, sin embargo, y esos cambios se suman a algo grande. La pérdida de altitud y velocidad significa que, muy lentamente, el Hubble comenzará a moverse en espiral más cerca de la Tierra.
Lo cual es muy malo, porque la ciencia que no solo hemos recibido, sino que sigue obteniendo del Hubble, es diferente a cualquier otra cosa en la historia humana. A medida que el observatorio cae a altitudes más bajas, las colisiones con moléculas de aire se vuelven más frecuentes, acelerando el proceso. Además, es un efecto desigual, ya que el Hubble pasa la mitad de cada 97 minutos a la luz del sol y a la mitad en la oscuridad, lo que hará que el telescopio espacial Hubble altamente asimétrico comience a tambalearse. Si no hacemos nada, estas fuerzas de arrastre se acumularán hasta que el Hubble se convierta en una bola de fuego en la atmósfera, desintegrándose en una multitud de partes y experimentando lo que se conoce como una "entrada incontrolada". El telescopio es demasiado grande para simplemente quemarse, y los escombros de fuego literalmente podrían aterrizar en cualquier lugar.
Una reentrada incontrolada, como se ilustra aquí, podría causar grandes trozos grandes para aterrizar en cualquier parte de la Tierra. Los objetos pesados y sólidos, como el espejo primario de Hubble, pueden causar fácilmente grandes cantidades de daño o incluso matar, dependiendo de dónde aterrizaron esos pedazos. Crédito de imagen: ESA
Durante las misiones de servicio anteriores, Hubble ha sido "impulsado" a órbitas más altas, para mantenerlo por más tiempo. Sin un vehículo de servicio reutilizable y tripulado como el transbordador, sin embargo, esto ya no es factible. A menos que desarrollemos alguna nueva tecnología e invirtamos fuertemente en el entrenamiento necesario para completar una misión que salve la vida, el período de Hubble como observatorio óptico más grande de la humanidad llegará sin ceremonias a su fin. Una misión no autorizada podría enviarse para programar roboticamente un reingreso controlado, donde los componentes supervivientes aterrizarían en el océano, pero esto solo acortaría su vida útil.
Esta imagen muestra al servicio de Hubble a los astronautas de la Misión 4 practicar en un modelo de Hubble bajo el agua en el Neutral Buoyancy Lab en Houston bajo la atenta mirada de ingenieros de la NASA y buzos de seguridad. Crédito de la imagen: NASA
Si mantenemos el status quo, es concebible que los componentes en Hubble duren por décadas. Pero su órbita no lo hará. Como Michael Massimino, uno de los astronautas que atendió al Hubble a bordo del transbordador espacial por última vez en 2009, relató:
Su órbita decaerá. El telescopio estará bien, pero su órbita lo acercará más y más a la Tierra. Entonces es cuando termina el juego.
Esa misión final, por lo tanto, incluyó un mecanismo de acoplamiento que se instaló en el telescopio: el sistema Captura y Rendezvous Soft. Cualquier cohete apropiadamente equipado podría llevarlo a casa de manera segura.
El mecanismo de captura suave instalado en el Hubble (ilustración) utiliza una interfaz de Sistema de acoplamiento de bajo impacto (LIDS) y objetivos de navegación relativos asociados para futuras operaciones de encuentro, captura y acoplamiento. La interfaz LIDS del sistema está diseñada para ser compatible con los sistemas de encuentro y acoplamiento que se usarán en el vehículo de transporte espacial de próxima generación. Crédito de la imagen: NASA
Pero el tiempo es esencial para desarrollar la tecnología que puede salvarla y prolongar su vida, o sacarla de forma segura de la órbita. Si continúa en su camino actual, es probable que llegue a la Tierra de manera descontrolada a más tardar a mediados de la década de 2030, y posiblemente en poco más de una década, dependiendo de una serie de factores impredecibles. El único aparato planeado capaz de reparar o impulsar el Hubble, el Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA, ya ha visto su primer vuelo planeado retrasado. Si las cosas se deslizan lo suficiente, es posible que no tengamos otra opción que desviar la órbita.
A menos que el Sistema de Lanzamiento Espacial de la NASA esté listo a tiempo, y la administración espacial decida invertir los recursos para el servicio y el impulso del Hubble una vez más, una des-órbita será la única manera de evitar un desastre potencial incontrolado. Crédito de la imagen: NASA / Marshall Space Flight Center
La verdad es que, más que cualquier otro observatorio en la historia, el Telescopio Espacial Hubble ha cambiado la forma en que vemos el Universo. Aunque se han construido otros observatorios terrestres y basados en el espacio y volarán que superan al Hubble en varios frentes, para algunas clases de observación, sigue siendo la mejor herramienta que la humanidad ha creado alguna vez. Pero por la propia naturaleza de su órbita, su vida no solo es finita, sino que su desaparición vendrá de manera horrible y potencialmente peligrosa si no hacemos nada. Guardarlo para uso posterior es un proyecto a largo plazo que requiere planificación ahora. El Hubble está cayendo, y si no tomamos las medidas para atraparlo pronto, será demasiado tarde.
El astrofísico y autor Ethan Siegel es el fundador y principal escritor de Starts With A Bang! Sus libros, Treknology y Beyond The Galaxy, están disponibles dondequiera que se vendan libros.
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