Telescopio

Explorar los confines del espacio desde la superficie de la Tierra con telescopios ópticos presenta severas limitaciones, pues la atmósfera actúa como un filtro que limita la resolución y el alcance de las observaciones. En el pasado, para reducir la pérdida de eficiencia, se instalaron observatorios en las altas montañas y en lugares que tuvieran poca nubosidad. Un gran salto tecnológico fue el lanzamiento del telescopio Hubble, que orbita alrededor de la Tierra a una altura promedio de 550 km. Esta cercana órbita permitió enviar misiones tripuladas para su reparación y mantenimiento. Por su localización, la mitad del tiempo permanece en la sombra de la Tierra y la Luna.

El más reciente hito tecnológico ha sido el lanzamiento del telescopio espacial James Webb, así llamado en honor del exdirector de la NASA. Además de las dificultades técnicas y los sobrecostos del proyecto, hubo oposición por el nombre. Se debe recordar que Webb fue también conocido por sus actitudes racistas y antifeministas. La película Talentos ocultos (2016) recrea el trabajo de un equipo de matemáticas afrodescendientes, quienes gracias a su formación en mecánica newtoniana y geometría clásica fueron determinantes para calcular las trayectorias de los primeros vuelos espaciales estadounidenses y del diseño orbital del Apolo 11, que llevó los primeros humanos a la Luna. La discriminación de Webb contra este equipo, por el color de la piel y el sexo, son una mancha en su vida. Es posible que haya dicho “fue a mis espaldas”.

El telescopio Webb tiene un área óptica seis veces mayor que el Hubble, que le permite observar galaxias y estrellas situadas a 12.000 millones de años luz, formadas cuando el universo era joven (unos 500.000 años), que se observan como eran hace miles de millones de años; de hecho, muchas de ellas ya han explotado o se convirtieron en agujeros negros.

El Webb se localiza a 1,5 millones km de la Tierra en un lugar llamado el punto Lagrange 2 (L2). Por la distancia, no se contempla enviar tripulaciones para mantenimiento o reparación.

Los puntos de Lagrange corresponden a posiciones de equilibrio Sol-Tierra-telescopio, en los cuales el satélite está “inmóvil” con relación al centro de gravedad Sol-Tierra, donde la aceleración orbital iguala a la resultante de las fuerzas gravitacionales de los dos astros. Joseph Louis Lagrange (Turín, 1736 - París, 1813) encontró cinco puntos de equilibrio estudiando un caso particular del problema de los tres cuerpos, cuando uno de ellos tiene una masa despreciable con respecto a los otros dos.

Tres de los cinco puntos son inestables; es decir, pierden su posición relativa si son sujetos a cambios de posición o velocidad. L2 es inestable, por lo cual se requiere energía de los paneles solares para corregir su posición. Se escogió este punto porque está permanentemente fuera de la sombra Tierra-Luna.

El telescopio no orbita alrededor de la Tierra; lo hace alrededor del Sol alejándose y acercándose a la Tierra.

Newton sabía que las trayectorias de los cuerpos celestes no eran secciones cónicas perfectas, esta forma se da en sistemas de dos cuerpos sometidos a su fuerza gravitacional. Para evitar las órbitas caóticas —molestas a la doctrina religiosa— postuló que el creador, de tiempo en tiempo, las corregía. La trayectoria del Webb sería caótica sin la energía externa de los paneles solares.