Los expertos en óptica de la NASA están en camino de derribar una barrera que ha impedido a los científicos lograr una ambición de larga data: construir un telescopio ultraestable que localice e capture imágenes de docenas de planetas similares a la Tierra más allá del sistema solar y luego escudriñe suatmósferas en busca de signos de vida.
Babak Saif y Lee Feinberg del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, han demostrado por primera vez que pueden detectar dinámicamente distorsiones subatómicas o de tamaño picométrico - cambios que son mucho más pequeños que un átomo - en unEspejo telescópico segmentado de cinco pies y su estructura de soporte. En colaboración con Perry Greenfield en el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, el equipo ahora planea usar una herramienta de próxima generación y una cámara de prueba térmica para refinar aún más sus mediciones.
La hazaña de medición es una buena noticia para los científicos que estudian futuras misiones para encontrar y caracterizar planetas extrasolares similares a la Tierra que potencialmente podrían albergar vida.
Para encontrar vida, estos observatorios tendrían que reunir y enfocar suficiente luz para distinguir la luz del planeta de la de su estrella madre mucho más brillante y luego poder diseccionar esa luz para discernir diferentes firmas químicas atmosféricas, como el oxígeno y el metano.Esto requeriría un observatorio súper estable cuyos componentes ópticos se muevan o distorsionen no más de 12 picómetros, una medida que es aproximadamente una décima parte del tamaño de un átomo de hidrógeno.
Hasta la fecha, la NASA no ha construido un observatorio con requisitos de estabilidad tan exigentes.
Cómo ocurren los desplazamientos
Los desplazamientos y el movimiento ocurren cuando los materiales utilizados para construir telescopios se encogen o expanden debido a temperaturas muy fluctuantes, como las que se experimentan cuando se viaja desde la Tierra a la frigidez del espacio, o cuando se exponen a feroces fuerzas de lanzamiento de más de seis años y medio.la mitad de la fuerza de la gravedad.
Los científicos dicen que incluso los movimientos casi imperceptibles de tamaño atómico afectarían la capacidad de un futuro observatorio de recolectar y enfocar suficiente luz para obtener imágenes y analizar la luz del planeta. En consecuencia, los planificadores de misiones deben diseñar telescopios con precisiones de picómetro y luego probarlos al mismo tiempo.nivelado en toda la estructura, no solo entre los espejos reflectantes del telescopio. Es posible que el movimiento que se produce en cualquier posición en particular no refleje con precisión lo que está sucediendo en otras ubicaciones.
"Estas misiones futuras requerirán un observatorio increíblemente estable", dijo Azita Valinia, subdirectora de programas de la División de Proyectos de Astrofísica. Este es uno de los postes altos de más alta tecnología que los futuros observatorios de este calibre deben superar. El éxito del equipo ha demostrado queestamos reduciendo gradualmente ese obstáculo en particular ".
La prueba inicial
Para llevar a cabo la prueba, Saif y Feinberg utilizaron el interferómetro de alta velocidad, o HSI, un instrumento que desarrolló la tecnología 4D con sede en Arizona para medir cambios dinámicos de tamaño nanométrico en los componentes ópticos del telescopio espacial James Webb, que incluyensus 18 segmentos de espejo, soportes y otras estructuras de soporte, durante pruebas térmicas, de vibración y otros tipos de pruebas ambientales.
Como todos los interferómetros, el instrumento divide la luz y luego la recombina para medir pequeños cambios, incluido el movimiento. El HSI puede medir rápidamente los cambios dinámicos en el espejo y otros componentes estructurales, lo que brinda a los científicos información sobre lo que está sucediendo en todo el telescopio, nosolo en un lugar en particular.
A pesar de que el HSI fue diseñado para medir distorsiones del tamaño de una molécula o nanómetros, que era el estándar de diseño de Webb, el equipo quería ver que podía usar el mismo instrumento, junto con algoritmos especialmente desarrollados, para detectar cambios aún más pequeñossobre la superficie de un segmento de espejo Webb de repuesto de cinco pies y su hardware de soporte.
La prueba demostró que podía, midiendo un movimiento dinámico tan pequeño como 25 picómetros, aproximadamente el doble del objetivo deseado, dijo Saif.
Pasos siguientes
Sin embargo, Goddard y 4D Technology han diseñado un nuevo instrumento de alta velocidad, llamado interferómetro moteado, que permite mediciones de superficies reflectantes y difusas con precisiones de picómetro. 4D Technology ha construido el instrumento y el equipo de Goddard ha comenzado la caracterización inicial desu rendimiento en una nueva cámara de prueba de vacío térmico que controla las temperaturas internas a un helado 1 milikelvin.
Saif y Feinberg planean colocar elementos de prueba dentro de la cámara para ver si pueden lograr la precisión objetivo de 12 picómetros.
"Creo que hemos avanzado mucho. Lo estamos logrando", dijo Saif.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de vuelos espaciales de la NASA / Goddard . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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