En colaboración con la NASA de Estados Unidos y la Agencia Espacial Europea (ESA) y de Canadá (CSA), la ciencia y la tecnología españolas han contribuido a hacer realidad el principal observatorio espacial internacional jamás puesto en órbita.

De nombre James Webb, navega por el cosmos desde el mediodía del 25 de diciembre, Día de Navidad, y dentro de un mes estará en su destino final, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra.

Posicionado a tal inmensa distancia, su enorme sensibilidad en el espectro infrarrojo le va a permitir echar la vista atrás más de 13.500 millones de años y ofrecer una visión totalmente nueva del Universo que nos rodea. Va a ayudar a resolver las incógnitas que esconde nuestro Sistema Solar, a observar las primeras galaxias y el nacimiento de estrellas y planetas, así como a examinar los exoplanetas en busca de condiciones que favorezcan la vida.

Desde su posición estacionaria última en la zona conocida como L2 de Lagrange, ‒donde se equilibran las fuerzas gravitatorias del Sol y la Tierra‒, sus sofisticadas cámaras con alta calidad de imagen y sus instrumentos ultra sensibles en el espectro infrarrojo entrarán en plena actividad a partir de mediados de 2022, cuando comiencen a registrar las señales más débiles procedentes de los confines del cosmos.

Las antenas a bordo del JWST ‒acrónimo de James Webb Space Telescope‒ enviarán a la Tierra cada día 300 Gigabits de datos, para que la comunidad científica internacional pueda extraer información detallada sobre nuestros orígenes cósmicos y sobre cómo se formaron y evolucionaron las galaxias, lo que cambiará nuestro conocimiento del Universo.

En dos de cuatro instrumentos
Ingenieros, técnicos y científicos de las compañías IberEspacio, Airbus Space Systems España y Airbus CRISA, junto con otros pertenecientes al Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y al Centro de Astrobiología (CAB) han participado de manera directa en hacer realidad dos de los cuatro ultra sensibles instrumentos que el JWST lleva a bordo. No están a bordo físicamente, pero su impronta y su conocimiento están sobre el James Webb.

Los trabajos de las empresas e instituciones españolas han sido financiados desde el año 2001  por la Agencia Estatal de Investigación, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Agencia Espacial Europea (ESA) en el marco de diferentes programas nacionales e internacionales de investigación.

La aportación española ha estado volcada en la cámara y el espectrógrafo del Instrumento para el Infrarrojo Medio bautizada MIRI ‒acrónimo del inglés Mid-Infrared Instrument‒ y en el Espectrógrafo para el Infrarrojo Cercano, conocido como NIRSpec, acrónimo de Near Infrared Spectrograph. Conviene recordar que un espectrógrafo es un instrumento que separa la luz en sus diferentes colores o longitudes de onda, lo que permite que al efectuar observaciones de cuerpos celestes sea posible descubrir su composición, densidad, temperatura y movimiento.

La razón de ser del NIRSpec es obtener una visión profunda de la evolución del Universo y aportar datos e información sobre la formación de las estrellas y galaxias en sus primeros cientos de millones de años. En su sede de Tres Cantos (Madrid), Airbus CRISA ha desarrollado su componente electrónico, que “selecciona y enfoca con gran precisión las estrellas, galaxias, nebulosas y la atmósfera de los exoplanetas que se pretenden observar”, explica Margarita Pereira. Su resolución térmica alcanza tal extremo que “desde la Tierra es capaz de detectar la luz de una cerilla en la Luna”.

Airbus CRISA también ha materializado su muy sofisticado software reconfigurable y actualizable en vuelo, que forma parte del sistema de control del telescopio que supervisa el ordenador central del JWST. Esa circunstancia ha exigido que “los ingenieros españoles hemos trabajado codo con codo con los equipos de la NASA y la ESA”, subraya Margarita Pereira, jefa del programa en la empresa española.

Trabajando codo con codo con la NASA y la ESA
Con el profesor Santiago Arribas, como investigador principal coordinando la labor de las tres empresas, la compañía IberEspacio que dirige Alejandro Torres ha fabricado la cubierta del sistema óptico del NIRSpec, mientras que el complejo cableado criogénico que intercomunica los diferentes elementos del citado instrumento lo ha materializado Airbus Space Systems de Barajas (Madrid).

La proximidad entre la red de cables y la óptica del telescopio ha exigido “aplicar estándares muy extremos de limpieza por conteo de partículas y superar rigurosos ensayos”, destaca María de los Ángeles Esteban, jefa del programa. Pero se ha logrado que no existan interferencias y poder detectar de forma simultánea en el infrarrojo cercano a -235º centígrados la muy débil radiación de más de un centenar de estrellas o galaxias.

Suma de una cámara y un espectrógrafo, el instrumento infrarrojo MIRI es el más avanzado de los enviados al espacio. Su función consiste en analizar poblaciones estelares muy antiguas y distantes, regiones de estrellas ocultas por gruesas capas de polvo, emisiones de hidrógeno procedentes de distancias inimaginables, cometas tenues y la composición química de las atmósferas de planetas extrasolares. Ha sido obra de la NASA, la Universidad de Arizona y un consorcio de institutos europeos de investigación, entre los que participa el INTA y el CSIC.

Bajo la dirección del profesor Luis Colina en calidad de investigador principal español y co-investigador principal europeo, varios equipos de ingeniería del INTA ‒entre ellos el de óptica dirigido por Lola Sabau y junto con la empresa de ingeniería Lidax‒, han hecho posible el simulador que interconecta la señal del telescopio con MIRI. Su función consiste en reproducir las condiciones de alto vacío y temperaturas de -100º centígrados existentes en el espacio profundo.

Con MIRI se va a realizar espectroscopía 3D y obtener en torno a 900 espectros de forma simultánea. Para Luis Colina, MIRI es un instrumento que “va a aportar datos e información única sobre la formación de las estrellas y galaxias del Universo en sus primeros cientos de millones de año”.