Falcon 9 B5 | Telescopio Euclid

En una emocionante misión, SpaceX lanza el telescopio Euclid a bordo de un cohete Falcon 9 v1.2 Block 5. Se espera que el despegue tenga lugar desde el Complejo de Lanzamiento Espacial (SLC-40) en la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral, Florida, EEUU. A tal fin, esto se programó para el 1 de julio de 2023 a las 15:11 UTC.

Telescopio Euclid

En este proyecto de la Agencia Espacial Europea (o ESA, siglas en inglés) se pone en órbita una nave, el telescopio Euclid (Euclides, en castellano), para realizar un mapeo tridimensional de más de un tercio del cielo hasta una profundidad de 10.000 millones de años luz. Esta misión tiene una vida útil nominal de seis años. De este modo, se espera aprender sobre la naturaleza de la materia y de la energía oscuras.

Originalmente, este telescopio iba a ser lanzado mediante un cohete Soyuz 2 desde la Guayana Francesa. Sin embargo, debido a la guerra entre Rusia y Ucrania, y a las sanciones derivadas de ella, la ESA anunció en octubre de 2022 que cambiarían de lanzador. De este modo quedó elegido el Falcon 9 para realizar la misión.

Como más del 95 % del universo parece estar compuesto por estas materia y energía –invisibles a nuestras observaciones y de características desconocidas– y a su vez éstas afectan a la materia visible en cuanto a movimiento y distribución, el Euclid ayudará a responder dos interrogantes científicos principales:

• ¿Cuáles son las leyes físicas fundamentales del universo? y,
• ¿Cómo se originó el universo y de qué está hecho?

El siguiente video de la ESA presenta una animación mostrando al telescopio desde varios ángulos.

La Nave

Esencialmente, ésta se encuentra conformada por un módulo de servicio y un módulo de carga útil. Sus dimensiones generales son de 4,7 m de alto, y unos 3,7 m de ancho, totalizando una masa de 2.100 kg (de los cuales unos 200 kg parecen pertenecer a la plataforma, y 40 kg se utilizan para balanceo). Adicionalmente, se puede observar un escudo térmico detrás del panel solar.

El de servicio, con una masa de 850 kg, abarca a la generación potencia eléctrica –mediante el gran panel solar a un lado del aparato– y su distribución. Asimismo, tiene funciones de control de actitud –maniobra– y propulsión –para el viaje a su destino en el punto L2, contando con 210 kg de propelente. Por último, tiene asignadas tareas de control térmico, telemetría y manejo de la transmisión de datos.

El módulo de carga útil, por otro lado, suma 800 kg de masa y queda formado por el telescopio en sí –el gran tubo blanco– y los instrumentos, sobre los que se hablará seguidamente.

Instrumentos

A fin de poder dar respuesta a las mencionadas preguntas, esta nave observará el espectro electromagnético en el rango visible (la luz) y en el infrarrojo. Para ello, hará uso de estos dos instrumentos:

• VIS: Visible-lengthwave camera (cámara de longitud de onda visible),
• NISP: Near-Infrared Spectrometer and Photometer (espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano).

Ambos son provistos a la ESA por el Consorcio del Euclid, aunque NASA participa aportando los sensores de infrarrojo cercano para el NISP.

Mediante un telescopio tipo Korsch en frío de 1,2 m de diámetro, con tres espejos que recolectarán luz proveniente de objetos a gran distancia en el cosmos. Dicha luz será tanto visible como infrarroja, separando luego esos dos espectros, para derivarla hacia los dos mencionados instrumentos. Estos trabajarán en paralelo observando la misma región del cielo.

Separando la Luz (u Ondas Electromagnéticas)

Observando las últimas dos imágenes, en la segunda vemos al VIS recubierto de aislación negra, y al NISP, de aislación dorada.

En la primera vemos el recorrido de la luz. Ésta llega del telescopio propiamente dicho e ingresa al módulo de carga útil por el centro de la imagen, aproximadamente. Es la línea blanca, que se quiebra tres veces y entonces se encuentra con un elemento llamado dicroico. Su particularidad es que refleja la luz visible, que continua su camino, indicado con la línea naranja, hacia el VIS. Por otro lado, permite el paso de la infrarroja, que se muestra con la pequeña línea roja que se dirige hacia el NISP.

VIS

Este instrumento será una de las cámaras óptico-digitales de mayor tamaño que se hallen en el espacio. Su misión consistirá en captar imágenes del universo visible, con más detalle y en una mayor porción del cielo que nunca antes. Así registrará la forma de las galaxias y mapeará la geometría del universo.

A fin de lograr gran estabilidad de funcionamiento e imágenes claras, el instrumento VIS cuenta con 36 CCDs (sigla en inglés para dispositivo de carga acoplada), dispuestos en una matriz de 6×6, cada uno de 4.000×4.000 píxeles, y con un total de 144 canales individuales de datos. De esta forma podrá alcanzar más de 600 megapíxeles de resolución. Sus imágenes serán 70 veces más grandes que las obtenidas mediante el Hubble y brindarán información útil para todos los campos de la astronomía.

Se trata de una colaboración internacional, con fondos de las agencias espaciales del Reino Unido, Francia, Italia y Suiza, y participación de numerosos organismos que han aportado distintos componentes del instrumento, como por ejemplo UCL, The Open University, CEA, IAS, IASP, y la Universidad de Ginebra. En todo caso, siempre en estrecha colaboración con el consorcio y con la ESA.

NISP

En este caso se trata de la mayor cámara de campo amplio en el infrarrojo cercano que estará en servicio en el espacio. Como lo indica su nombre, detectará ondas electromagnéticas en dicho espectro. De este modo será capaz de realizar observaciones fotométricas, espectrales y de corrimiento al rojo. Consecuentemente, permitirá el mapeo tridimensional de la estructura del universo, y sus cambios a lo largo del tiempo.

Este instrumento se compone de un ensamblaje opto-mecánico, el cual trabaja a una temperatura de 130 K (~-143 °C) y contiene lentes, filtros y elementos para espectrometría. Luego está el sistema de detección en sí mismo, con 16 sensores de alta calidad, de 2.000×2.000 píxeles, operando a 95 K (~-178 °C) y una unidad electrónica para cada uno de aquellos. Por último, las unidades de electrónica caliente para el control del aparato y los datos que genera.

Aquí se encuentran involucradas las agencias espaciales de países como Francia, Alemania, Italia, Noruega y EEUU. Asímismo, una serie de otras instituciones han participado en los distintos subsistemas del NIPS, como por ejemplo CNRS, IRFU, INAF, MPE, IFAE-BIST, IEEC-ICE-CSIC, entre otros.

Ciencia

Este telescopio realizará un mapeo de más de un tercio del cielo, intentando evitar zonas especialmente iluminadas por los cuerpos celestes en la Vía Lactea. Dos tipos de observaciones serán realizadas: las de capturas anchas –delimitadas por contornos azules–, y las de capturas profundas –delimitadas por contornos amarillos.

Estas observaciones permitirán investigar dos efectos cosmológicos: cómo se han agrupado las galaxias a lo largo de 10.000.000 años, y el efecto de lentes gravitacionales causados tanto por la materia visible, como por la que no lo es: la oscura. Estas lentes deforman las imágenes de objetos lejanos al desviar la luz proveniente de ellos. Mediante todo esto es que se podrán responder las preguntas planteadas al inicio del artículo.

A su vez, estas pueden desdoblarse en cinco misterios que se buscará develar en esta misión:

1. ¿Cuál es la estructura y la historia de la red cósmica?
2. ¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura?
3. ¿Cómo ha cambiado la expansión del universo a lo largo del tiempo?
4. ¿Cúal es la naturaleza de la energía oscura?
5. ¿Es completa nuestra compresión de la gravedad?

Perfil de Vuelo

El cohete se lanza desde Florida, como indicamos anteriormente, siguiendo un rumbo hacia el sudeste. Con el lanzador ya en dirección al plano orbital buscado, las etapas se separan. Aquí, cada subdivisión del cohete perseguirá dos misiones distintas:

1. Primaria: en la que se busca colocar alguna carga en órbita. En resumidas cuentas, es la que «da nombre al lanzamiento». Es la segunda etapa la que la realizará.
2. Secundaria: que se relaciona con la recuperación tan característica de SpaceX. Aquí es la primera etapa la que la llevará adelante.

Como dijimos, la segunda etapa continúa llevando la carga hacia su punto de despliegue, no sin antes eyectar las cofias. Una vez finalizadas las maniobras para posicionarse correctamente –uno o más encendidos–, el telescopio se suelta en una órbita de escape hacia el punto de Lagrange 2 (L2) del sistema Sol-Tierra. Por ende, la segunda etapa quedará descartada en una órbita similar.

Por otro lado, luego de la separación, la primera etapa debe realizar un encendido de reentrada, para evitar daño al «booster». Transcurrido el vuelo atmosférico, controlado en parte por las aletas de rejilla, tiene lugar el encendido de aterrizaje. De este modo, aterriza sobre una plataforma autónoma de puerto aeroespacial (o barcaza dron).

Línea Temporal

[h:min:s] [Evento]
-00:38:00 Dir. de lanzamiento de SpaceX, verificación «go»: carga de propelentes.
-00:35:00 Inicio carga de RP-1.
-00:35:00 Inicio carga de LOx, 1.ª etapa.
-00:16:00 Inicio carga de LOx, 2.ª etapa.
-00:07:00 Inicio refrigeración de motores prelanzamiento.
-00:01:00 Comp. de comando de vuelo, inicio chequeos finales prelanzamiento.
-00:01:00 Inicio presurización, tanques de propelente a presión de vuelo.
-00:00:45 Dir. de lanzamiento de SpaceX, verificación «go»: lanzamiento.
-00:00:03 Controlador de motores, inicio secuencia de ignición de motores.
 00:00:00 ¡Despegue del Falcon 9!
+00:01:14 Max Q (momento de tensiones mecánicas pico en el cohete).
+00:02:37 Corte motor principal, 1.ª etapa (MECO, en inglés).
+00:02:40 Separación 1.ª y 2.ª etapas.
+00:02:48 Encendido #1 motor, 2.ª etapa (SES-1, en inglés).
+00:03:30 Eyección cofias.
+00:06:25 Encendido de entrada, 1.ª etapa.
+00:06:47 Encendido de entrada completo.
+00:08:03 Corte #1 motor, 2.ª etapa (SECO-1, en inglés).
+00:08:23 Encendido de aterrizaje, 1.ª etapa.
+00:08:31 Aterrizaje, 1.ª etapa.
+00:17:10 Encendido #2 motor, 2.ª etapa (SES-2, en inglés).
+00:18:28 Corte #2 motor, 2.ª etapa (SECO-2, en inglés).
+00:40:58 Despliegue del telescopio Euclid.


Travesía Hacia el L2

Una vez lanzado, el telescopio atravesará los siguientes hitos:

• Pasados 2 días: en camino hacia el L2.
• Pasadas 2 semanas: se completa su refrigeración.
• Pasadas 4 semanas: se encuentra en una órbita de halo alrededor del L2.
• Pasadas 4 semanas: se encuentra alineado y sus instrumentos encendidos.
• Pasados 1 a 3 meses: realiza pruebas de capacidades científicas y de disponibilidad para realizar observaciones.
• Pasados 3 meses: inicia sus mapeos.

El punto L2 se encuentra a unos 1.500.000 km de la Tierra y, cuando el telescopio llegue a él, «compartirá» la ubicación con el telescopio James Webb y con la sonda Gaia.

Falcon 9

Para esta misión, se utilizará la primera etapa denominada B1080. Dado que realizará su segundo vuelo, su número de serie completo es B1080-2. Asimismo, sabemos que la primera etapa descenderá sobre la barcaza ASOG luego de su lanzamiento.

Si te interesa conocer más sobre el caballito de batalla de SpaceX, te dejamos el enlace a la ficha técnica del Falcon 9 que tenemos en nuestro sitio.

B1080-2

Con anterioridad, esta primera etapa fue utilizada en una misión que listamos seguidamente:

1. Axiom 2

Además, te dejamos el enlace por si quieres ver un resumen de los vuelos de todos los «boosters» del Falcon 9 v1.2 en su iteración Block 5 que ha utilizado SpaceX para realizar sus misiones: «boosters» v1.2 Block 5 de SpaceX.

Flota de Recuperación

Como dijimos, una vez concluída la tarea de la 1.ª etapa, ésta regresará y aterrizará sobre la barcaza ASOG («A Shortfall of Gravitas») «Una Carencia de Gravedad». La embarcación Doug brindará asistencia y actuará de remolcador. Adicionalmente, la última será la encargada de recuperar las cofias que se posarán sobre la superficie del mar.