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jueves, 2 de julio de 2015

Huellas de manos en el Telescopio Espacial Hubble


26 de junio de 2015: Es divertido… ¡las cosas que se observan al estar colgado con la cabeza hacia abajo en el espacio!
El astronauta John Mace Grunsfeld recuerda un extravagante descubrimiento que realizó en el año 1999. Él acababa de llegar al Telescopio Espacial Hubble y salió del compartimiento hermético del Transbordador Espacial Discovery (Descubrimiento, en idioma español) para comenzar una misión de mantenimiento. Aferrado a una baranda que pende del lateral del exterior resplandeciente del telescopio Hubble, él recorrió con los ojos el planeta azul que se encontraba a 563 kilómetros (350 millas) debajo de él y trató de no pensar demasiado en la inmensa y estrellada extensión que había detrás de él. El astronauta, el telescopio Hubble y Discovery se unieron, y se desplazaron alrededor de la Tierra a 27.360 kilómetros por hora (17.000 millas por hora).
Y fue entonces cuando él observó las huellas de manos.


En un video de ScienceCast se explora el significado más profundo de las “huellas de manos” superficiales encontradas en el Telescopio Espacial Hubble.

“La superficie exterior del Hubble está cubierta de ellas; marcas y otros signos de manipulación por parte de los astronautas”, dice Grunsfeld.

Los astronautas visitaron el telescopio en órbita cinco veces desde su lanzamiento, en abril de 1990, y llevaron a cabo 23 caminatas espaciales para repararlo y mejorarlo. Las “huellas de manos” provienen del aceite y del silicio de los guantes de los astronautas, que dejaron una marca en la lámina exterior del telescopio Hubble. Inicialmente estos residuos son invisibles pero, con el paso del tiempo, se oscurecen por estar expuestos a la radiación ultravioleta del Sol.

Las marcas que vio Grunsfeld son, sin embargo, algo más que marcas químicas.
“Son un símbolo”, dice, “de una asociación única entre los seres humanos y los robots”.
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Los diseñadores del telescopio Hubble tuvieron la intención de que los astronautas colocaran sus manos en el Hubble. El telescopio está adornado con picaportes y barandas, puertas con bisagras y espacios para gatear adecuados para que los astronautas los visiten y se entretengan. Esto permitió al Hubble hacer algo que ninguna otra nave espacial ha hecho antes: evolucionar.

Cuando el Hubble abandonó la Tierra, hace 25 años, estaba equipado con grabadores de datos de carrete, microprocesadores típicos de la década de 1980 y algunas de las primeras cámaras digitales. Pero adelantémonos hasta el presente: Prácticamente cada uno de los instrumentos científicos que se encuentran a bordo del telescopio ha sido reemplazado al menos una vez. Ahora, el telescopio Hubble posee dispositivos de grabación de estado sólido, computadoras mejoradas y detectores astronómicos que superan por mucho a la tecnología más antigua que llevó originalmente al espacio. Los astronautas también reemplazaron los paneles solares viejos del telescopio, así como las baterías, los giroscopios y algunas ruedas de reacción, y sensores del sistema de teledirección. El Hubble se mantiene al día con los adelantos tecnológicos del planeta del que es oriundo; es una criatura del siglo XXI.
Pero los astronautas han hecho más que simplemente actualizar el telescopio Hubble. También lo han salvado.

La primera vez fue en el año 1993. Cuando el telescopio Hubble alcanzó su órbita, las imágenes revelaron que el espejo del telescopio tenía un desperfecto. Se trataba de una distorsión llamada aberración esférica. El Hubble todavía podía tomar fotografías del cosmos pero no con la sensibilidad o resolución que deseaban sus diseñadores.

“La primera misión de mantenimiento, que se llevó a cabo en 1993, se encargó de eso”, señala Grunsfeld. Ese diciembre, siete astronautas volaron hasta el telescopio a bordo del Transbordador Espacial Endeavour. Durante 11 días, la tripulación realizó 5 caminatas espaciales y utilizó más de 100 herramientas especializadas, muchas de las cuales se inventaron específicamente para dicha misión. Instalaron sistemas de corrección óptica, una nueva cámara principal, nuevos paneles solares y dos nuevos conjuntos de giroscopios.

Pero no todo marchó sobre ruedas.
Durante la misión, quienes llevaron a cabo la caminata espacial (Story Musgrave y Jeff Hoffman) abrieron un par de puertas de servicio para reemplazar giroscopios pero no pudieron volver a cerrarlas. Las cerraduras de las puertas no se pudieron restaurar. Los ingenieros, desde la Tierra, supusieron que, al abrir las puertas, un cambio de temperatura ocasionó que se expandieran o que se contrajeran.
“Terminaron usando un trinquete improvisado para poder cerrar esas puertas”, recuerda Grunsfeld. “Esa fue una muy mala idea. El Hubble podría haberse roto, pero en ese momento ellos no lo sabían. De todos modos, cerraron ambas puertas usando la fuerza bruta”.

La evidencia de una lucha “cuerpo a cuerpo” se puede apreciar en la actualidad en una mezcla de “huellas de manos” y de otras marcas ubicadas alrededor de las puertas. Las marcas cuentan una historia secreta de ingenuidad, de riesgo y de triunfo.
“Sin esa primera misión de mantenimiento, el Hubble habría sido un lindo, pero no grandioso, telescopio”, opina Grunsfeld. “No hubiéramos medido el borde del universo, ni validado los agujeros negros, o no hubiéramos descubierto la energía oscura. Las huellas digitales de los astronautas están en todos esos avances”.
Hubo otro momento difícil a fines de la década de 1990. Los planificadores de la misión se pusieron cada vez más nerviosos cuando los giroscopios del Hubble comenzaron a fallar inesperadamente; uno en 1997, otro en 1998 y un tercero en 1999. Si quedaba un giroscopio más fuera de servicio, el telescopio no podría apuntar de manera precisa.

El telescopio entero estaba a punto de fallar mientras Grunsfeld y otros seis astronautas se preparaban para la Misión de Servicio 3A. De hecho, apenas semanas antes del lanzamiento de su Transbordador Espacial Discovery, un cuarto giroscopio falló y la actividad científica del Hubble se detuvo por completo.
“Sentimos la urgencia de llegar hasta allá y arreglar el telescopio”, recuerda.
Sería la primera misión de Grunsfeld al telescopio Hubble, la primera vez que tocaba el telescopio, y la primera vez que sumaba sus propias huellas a las de sus predecesores. Discovery despegó el 20 de diciembre de 1999. Durante la misión de una semana de duración, el equipo instaló nuevos giroscopios, reemplazó un Sensor para el Guiado Fino (Fine Guidance Sensor o FGS, por su sigla en idioma inglés) y cambió la computadora principal por otra. La nueva computadora era 20 veces más rápida y tenía seis veces la memoria de la que reemplazó.

“Al finalizar esa misión, dejamos el telescopio en bastante buenas condiciones”, dice. “Salvamos al Hubble”.
Pero él no sabía que ese rescate simplemente preparó el terreno para uno más emocionante que estaba por llegar.

En el año 2000, los ingenieros que trabajaban en el Hubble notaron una curiosa anomalía: Las baterías del telescopio no se cargaban tan rápidamente como deberían. Era un pequeño efecto, medido en unidades tan pequeñas como los micro ohmios, pero con el tiempo podría significar una catástrofe: El Hubble podía “apagarse” hacia el año 2003. Mediante un trabajo de detective, que muchos aún recuerdan con admiración 15 años después, los ingenieros averiguaron cuál era el problema. Hubo una leve falla en la toma a tierra de la Unidad de Control de Energía (Power Control Unit o PCU, por su sigla en idioma inglés) del telescopio.

La PCU es, esencialmente, un banco de relés que dirige la energía de los paneles solares del Hubble hacia sus baterías y otros sistemas. Es un dispositivo muy complicado, y la única manera de realizar tareas de mantenimiento en él es apagándolo. Por completo. Sin suministro alguno de energía para el Hubble.
“Era un problema importante”, dice Grunsfeld. “Si no lo reparábamos, el Hubble iba a morir en unos 3 años. Por otro lado, si intentábamos arreglarlo, el Hubble podía morir inmediatamente. Nunca antes se había apagado el telescopio Hubble. Cientos de relés se cambiarían a su estado de apagado. El tiempo empezaría a correr porque el Hubble comenzaría a enfriarse. Había una ventana de sólo unas pocas horas para hacer las reparaciones porque el Hubble se congelaría durante la noche, el banco óptico se deformaría y el Hubble ya no sería funcional”.

La NASA decidió hacerlo, y Grunsfeld comenzó a entrenarse para la misión más difícil de su carrera: la Misión de Servicio 3B al telescopio Hubble. A bordo del Transbordador Espacial Columbia una última vez antes del desastre de 2003, el equipo de la misión llegaría a inventar nuevas herramientas, nuevos procedimientos de entrenamiento y nuevas técnicas de reparación con el fin de abordar el problema de la PCU. “Realmente mejoramos nuestro juego”, dijo Grunsfeld.

En la NASA, muchos expertos se preocuparon por la reparación de la PCU. ¿Podrían realmente lograrlo? Los astronautas mismos estaban preocupados. Con pocas horas de sueño en el espacio, Grunsfeld y Rick Linnehan se despertaron temprano el 2 de marzo de 2002 y comenzaron la preparación para su caminata espacial dos horas antes de lo previsto. La NASA estaba lista para cortar la energía del telescopio tan pronto como estuvieran preparados para salir.
“Tengan en cuenta que ni bien se cortara la energía, el tiempo empezaría a correr”, dijo Grunsfeld. “Había una verdadera sensación de urgencia, sin lugar a duda”.

Inmediatamente, algo salió mal: “Los astronautas Mike Massimino y Jim Newman nos estaban preparando para salir al exterior”, relata. “Cuando Jim me liberó de los pestillos en la pared del compartimiento hermético, se dio cuenta de que mi mochila estaba húmeda. Hubo una falla en una válvula ubicada dentro de mi traje espacial y estaba goteando agua. Eso es muy malo. Si yo hubiera salido en esas condiciones, el agua se habría congelado, habría causado una grieta y yo podría haber muerto”.

De repente los astronautas que realizarían la caminata espacial estaban demorados. Tic. Toc. Tic. Toc. Trabajando rápidamente, los astronautas que se encontraban en el compartimiento hermético ayudaron a Grunsfeld a sacarse el traje y armaron uno nuevo con partes de otros trajes que le quedaban bien.

“En menos de dos horas (un tiempo récord, por cierto), pudimos lograr que yo me metiera en otro traje espacial. Para cuando pudimos comenzar la actividad extra-vehicular (EVA, por su acrónimo en idioma inglés), ya teníamos aproximadamente dos horas de retraso. Hubo algo de pánico en la Tierra porque el Hubble se había comenzado a enfriar”, recuerda.

Los astronautas, sin embargo, estaban aún más fríos.
“Podrías pensar: 'Ay, Dios mío, Rick y tú seguramente entraron en pánico porque ya habían perdido dos horas de la jornada'”, dice Grunsfeld, “Pero no. Salimos de la escotilla como si todo fuera totalmente normal. Teníamos esa clase de concentración gracias al entrenamiento que habíamos hecho. Tan pronto como tuve ese traje espacial puesto otra vez, olvidé por completo que habíamos tenido todos esos problemas antes. Rick y yo salimos allí afuera y lo hicimos en 6,5 horas, exactamente como nos habíamos entrenado para hacerlo”.

La PCU fue reparada, y el telescopio se encendió en buen estado. Habían salvado al Hubble otra vez.
La NASA retiró su flota de transbordadores espaciales en 2011, pero no sin antes realizar una última visita al telescopio que Grunsfeld ahora consideraba “un viejo amigo”.

Originalmente, los planes indicaban que se debía llevar a cabo una misión de servicio para el telescopio Hubble en febrero de 2005, pero la tragedia del Columbia, en el año 2003, cambió todo. Un viaje al Hubble se consideraba demasiado arriesgado y, por un tiempo, parecía que el telescopio no iba a recibir mantenimiento otra vez.
“Eso hubiera significado el fin del Hubble”, dijo Grunsfeld. “Las baterías del telescopio ya tenían 13 años, y estaban empezando a fallar. Sin un reemplazo, la misión hubiera terminado pronto, en 2007”.

Y hubiera terminado, de no ser por la posterior protesta pública. No sólo los astrónomos deseaban salvar al Hubble, sino que millones de personas comunes y corrientes también. Durante más de dos años, en 2004-2006, niños en edad escolar escribieron cartas al Presidente, se llevaron a cabo audiencias públicas en el Congreso y la “conexión humana” con el Hubble llegó a ser tan clara como las marcas de los guantes en su brillante exterior.

La NASA reconsideró el tema.
En mayo de 2009, el Transbordador Espacial Atlantis despegó hacia una última misión al Hubble. En la Tierra, el Transbordador Espacial Endeavour esperaba en la plataforma de lanzamiento, listo para volar al rescate si la tripulación del Atlantis tenía problemas. Así es como la NASA afrontó el riesgo de volar la nave espacial que muy pronto sería retirada de servicio.

“En 2009, un montón de cosas andaban mal en el Hubble”, señaló Grunsfeld. “Realizamos 5 actividades extra-vehiculares para arreglar estas cosas”.

Como de costumbre, los astronautas tuvieron que inventar nuevos procedimientos y hacer cosas sin precedentes, “como quitar cientos de diminutos tornillos en voluminosos trajes espaciales”, recuerda. Reemplazaron baterías, cambiaron los seis giroscopios (otra vez), instalaron un nuevo Sensor para el Guiado Fino, repararon dos de los instrumentos científicos del Hubble y sustituyeron otros dos. Teniendo en cuenta que los astronautas posiblemente nunca volverían a visitar el telescopio Hubble otra vez, instalaron un mecanismo de captura suave que permitiría a una futura nave robot enganchar al Hubble para asegurar un final seguro a su vida útil operativa.
Por última vez, Grunsfeld vio las marcas de los miembros de los equipos de reparación del Hubble, las huellas de las manos de 16 astronautas: Story Musgrave, Jeff Hoffman, Kathryn Thornton, Thomas Akers, Mark Lee, Steve Smith, Greg Harbaugh, Joe Tanner, Mike Foale, Claude Nicollier, Rick Linnehan, James Newman, Mike Massimino, Andrew Feustel, Michael Good, y el mismo Grunsfeld.

“Fue un sentimiento agridulce dejar el Hubble en 2009”, dice Grunsfeld. “Me puso triste abandonar a mi viejo amigo. Sin embargo, como equipo, estábamos felices de haber logrado todos nuestros objetivos y un poco más, dejando al Hubble en las mejores condiciones”.

Las estimaciones actuales sugieren que el telescopio Hubble continuará realizando grandiosos logros científicos hasta el año 2020 y posiblemente durante más tiempo. Y todo gracias a las manos humanas.
Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Traducción al Español: Angela Atadía de Borghetti
Editora en Español: Angela Atadía de Borghetti
Formato: Angela Atadía de Borghetti

FUENTE