El telescopio ‘Hubble’ pierde el equilibrio

Hace años se puso de moda, en los partidos de fútbol o baloncesto, apuntar a los jugadores con un láser. Habrán visto imágenes de la cara del delantero que iba a tirar un penalti, asediada con puntos verdes de los graciosillos de turno. Tomo este ejemplo, que me alegro de que ya no sea tan frecuente, para explicar cómo funciona el telescopio espacial Hubble. O más bien cómo funcionaba, ya que acabamos de entrar en una nueva era para esta maravilla tecnológica que nos ha acercado el universo a nuestras pantallas y nuestras vidas durante tres décadas, pero que ya no podrá hacerlo igual.

Imaginen al energúmeno de turno con su láser dirigido a la cara del jugador. Si tuviera un pulso perfecto, podría mantener ese láser apuntando exactamente al mismo sitio y solo veríamos un punto verde, no un destello moviéndose sin parar en la cara del delantero. Ahora imaginen que el que apunta con el láser tiene un pulso perfecto y deja el punto del láser clavado, pero que se empieza a mover. Y lo hace a la friolera de 7 kilómetros por segundo, 25.200 kilómetros por hora, que es el doble de la velocidad que alcanza el avión más rápido, el X-43, que alcanza Mach 9,6. ¿Cómo podríamos seguir apuntando el láser con exquisita precisión a la cara del futbolista a esa velocidad? ¿Y cómo podríamos hacer lo mismo si apuntáramos no ya a un futbolista a unas cuantas decenas de metros sino a una moneda a unos cientos de kilómetros? ¿Y qué sería necesario para seguir poder pasar de apuntar a una moneda situada enfrente de nosotros a otra a nuestras espaldas? Pues eso es lo que hace el Hubble: apuntar a una zona del cielo durante minutos y cambiar rápidamente a otra zona con una precisión exquisita, pese a moverse a una velocidad tremenda.

El magnífico apuntado del Hubble se consigue con una tecnología que se basa en una de las más fantásticas leyes de la física, la conservación del momento angular, que lo mismo te ayuda a formar planetas que te permite estudiar las galaxias más lejanas o explicar el movimiento de una peonza. La conservación del momento angular está detrás del uso para orientar y estabilizar telescopios de los llamados giróscopos, se usan además en otros aparatos que navegan por los cielos o el espacio exterior.

Volviendo a nuestro ejemplo de la persona apuntando con un láser a una moneda a una distancia de cientos de kilómetros, un giróscopo (o un sistema de ellos) controlando el láser permitiría mantener la alineación de manera continua y estable incluso si la persona se estuviera moviendo con los ojos cerrados, el giróscopo informaría de hacia dónde cambiar el apuntado del láser para mantenerlo fijo en el blanco. No entraré en detalles físicos, que admito que estos asuntos del momento angular cuestan, solo diré que con un sistema giroscópico se puede inferir la velocidad y dirección con la que maniobra un avión o un telescopio espacial.

Según el diseño original del telescopio espacial Hubble, se necesitan tres giróscopos para que opere normalmente en el espacio. Cada uno tiene un eje de giro diferente, y cuando el observatorio vira para apuntar a una u otra zona del cielo antes de tomar datos, los giróscopos informan con precisión de cómo lo debe hacer. Este instrumento de navegación es tan importante que cuando se lanzó, el Hubble contaba con seis giróscopos, como posible reemplazo en previsión del fallo de alguno de los tres necesarios para operar de manera nominal. Durante la vida del Hubble, los giróscopos se han ido reemplazando cada cierto tiempo, la última vez en 2009, dos años antes de que los transbordadores espaciales, que realizaban estos trabajos de arreglo del Hubble, volaran por última vez.

Y aquí está el problema. Me decía mi primo hace poco que si no había notado la cercanía de la cincuentena, que a él le dolían cada vez más cosas. La cuestión es que no duela algo demasiado esencial e irreparable. Al Hubble, después de 34 años desde su lanzamiento, le duelen ya bastantes componentes, los giróscopos son de los más importantes, y ya no podemos ir allí y arreglar nada. Los seis giróscopos que tenía han ido fallando desde esa última revisión de hace 15 años. El último que falló lo hizo el 24 de mayo de este año, dejando al Hubble con solo dos operativos. Siendo precavidos, se decidió dejar uno de ellos apagado y operar solo con el otro.

El modo de operación con un giróscopo, como se conoce ahora el estado del Hubble, no sale gratis. El telescopio no puede cambiar de orientación muy rápido. Eso significa que si en algún momento está observando un astro en una zona del cielo, la siguiente observación no puede estar en otra zona lejana, eso podría llevar a perder la información sobre cómo está orientado el observatorio y, por ejemplo, perder la comunicación con él. Esto degrada la eficiencia del telescopio, se pierde más tiempo al no poder optimizar cómo se va moviendo para aprovechar el tiempo al máximo. Aunque no sea lo principal, hay que pensar que el Hubble cuesta 100 millones de dólares al año, lo suyo es obtener el máximo rendimiento científico de ese gasto. Midiendo ese cambio de eficiencia en dinero, la degradación del sistema de navegación nos hace perder ahora unos 12 millones de dólares al año. De igual manera, no se puede ya observar un objeto que se mueve muy rápido, que solo puede ser un objeto del Sistema Solar, por ejemplo, un asteroide en una órbita más cercana que la de Marte.

Pero el telescopio puede seguir operando, a base de una más complicada combinación de la información que proporciona el giróscopo junto con otros instrumentos que proporcionan datos de posicionamiento con respecto a alguna referencia. Uno de estos instrumentos es el sensor solar, que intenta localizar la posición del Sol en cada momento, aun cuando el Hubble siempre debe mantener el Sol “a su espalda”, no puede apuntar más cerca de 50º de la estrella, se freiría. Otro instrumento es el magnetómetro, que no es otra cosa que una brújula bastante precisa que da información de la orientación con respecto al campo magnético terrestre. Y, finalmente, la orientación del Hubble puede afinarse observando estrellas. Pero las que sirven para este cometido no pueden ser demasiado débiles, así que tampoco hay tantas como para que este método sea muy efectivo, aunque sí dan la información final necesaria para que el observatorio gire donde debe, y luego sea capaz de mantener la orientación incluso cuando se va moviendo alrededor de la Tierra a razón de una vuelta cada 95 minutos.

¿Qué puede pasar en el futuro? Los cálculos dicen que manteniendo el Hubble operativo con solo un giróscopo, y contando con que hay uno para reemplazarlo, el telescopio puede estar activo unos diez años más. Al menos, las probabilidades de que no se estropeen los dos en ese tiempo es de un 70%. Pero los gajes del oficio no nos dejan tranquilos,

Aparte de los giróscopos, el Hubble tiene más problemas para mantenerse activo, empezando porque se va cayendo poco a poco hacia la Tierra. Ya hay varios proyectos en marcha desde hace años para realizarle una revisión completa al Hubble y empujarlo hacia arriba, pero esa es otra historia, lo dejamos aquí por hoy deseando larga vida a los giróscopos del telescopio espacial más famoso que existe desde hace décadas.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico, sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Española, y profesora de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias.

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