Un mes después de su lanzamiento y casi dos semanas tras haber completado su espectacular y complejo despliegue, el telescopio espacial James Webb (JWST) ha alcanzado su órbita definitiva. El 24 de enero de 2022 a las 19:00 UTC, el James Webb encendió por primera vez los motores SCAT-3 y SCAT-4 a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra durante 297 segundos para realizar una maniobra con una Delta-V de 1,6 m/s. Al finalizar el encendido MCC-2 (Mid-Course Correction 2), de casi cinco minutos de duración, el JWST quedó situado en una órbita de halo alrededor del punto de Lagrange ESL-2 del sistema Tierra-Sol. En esta órbita, el JWST permanecerá durante el resto de su vida útil, que, gracias a la precisión del lanzador europeo Ariane 5, se calcula que será de unos veinte años, aproximadamente. Ahora, comienza la aventura científica del telescopio espacial más complejo y caro creado por la mente humana.
Era la primera vez que se usaban los motores SCAT-3 y 4 (Secondary Combustion Augmented Thrusters), ya que en los dos anteriores encendidos de corrección de trayectoria, el MCC-1a y el MCC-1b —que tuvieron lugar el 26 y el 28 de diciembre de 2021, respectivamente— se emplearon los SCAT-1 y 2. El motivo de usar dos pares diferentes de motores hipergólicos es que ahora, tras el despliegue del telescopio, el centro de gravedad del mismo ha cambiado significativamente. Por este motivo, los SCAT-3 y 4 están situados en un mástil que forma un ángulo de 37º con el eje horizontal de la nave, mientras que los SCAT-1 y 2 se hallaban en la parte inferior del vehículo (en realidad, en cada encendido solo se utilizó uno de los dos motores de cada par, mientras el otro actuaba de reserva).
El punto ESL-2, donde se equilibran los campos gravitatorios de nuestro planeta y el Sol, está localizado a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra, pero, como un objeto en este punto no es estable, el JWST describe una órbita elíptica alrededor del mismo. Aunque se denomine de «halo», técnicamente también es posible colocar el telescopio en una órbita de «quasi-halo» o de «Lissajous», pero la diferencia no es significativa —a no ser que tu pasión sea la mecánica orbital, claro—, por lo que, para simplificar, se habla de órbita de halo en general. Esta órbita es bastante amplia y no tiene unas efemérides constantes, pero podemos aproximarla a una elipse con un eje mayor de unos 800 000 kilómetros y un eje menor de 400 000 kilómetros. Esto explica que, en realidad, el JWST ha recorrido un total de 1 609 344 kilómetros desde la Tierra hasta el lugar donde comenzó el encendido MCC-2. En todo caso, y como decíamos, la órbita de halo no es estable, motivo por el cual el JWST tendrá que realizar un encendido de sus motores MCC cada 21 días. Estos encendidos no solo servirán para ajustar la trayectoria, sino también para liberar momento angular de los volantes de inercia, usados para apuntar el telescopio en la dirección deseada y que deben contrarrestar el efecto de la presión de radiación de la luz solar contra el escudo (de hecho, la presión de radiación de la luz solar genera la cuarta fuerza de mayor intensidad sobre el observatorio tras los campos gravitatorios de la Tierra, el Sol y la Luna, por ese orden).
Al ser una órbita tan amplia, la Tierra y la Luna no siempre van a estar justo por «detrás» del JWST, así que hay que tener cuidado con que estas fuentes de luz no estropeen las observaciones. Al fin y al cabo, esta órbita ha sido elegida para mantener una «cara» del JWST siempre en sombra y otra iluminada. De todas formas, este no ha sido el único criterio a la hora de seleccionar la órbita, ya que, de ser así, lo ideal habría sido situar el observatorio en órbita solar lejos de la Tierra, como el telescopio infrarrojo Spitzer. En una órbita solar el JWST gastaría mucho menos combustible y su vida útil no estaría limitada por los propergoles. No obstante, si se eligió la órbita de halo es porque, además de permitir que la óptica del telescopio esté lo suficientemente fría, se pueden garantizar unas comunicaciones estables, una condición fundamental para planificar las observaciones con mucha antelación. Pero antes de que los instrumentos científicos puedan funcionar y revelarnos las maravillas del cosmos, es necesario pasar por una serie de etapas. La primera consiste en el enfriamiento del «lado nocturno» del JWST, que incluye la óptica y los instrumentos, hasta unos —233 ºC. Estas bajísimas temperaturas, que son necesarias para que el telescopio pueda observar en el infrarrojo, se lograrán mediante el uso del escudo solar pasivo, formado por cinco capas de kaptón (para que el instrumento MIRI pueda ver en el infrarrojo medio será necesario usar refrigeración activa con helio de tal modo que el sensor esté a apenas 7 kelvin sobre el cero absoluto).
En estos momentos, la óptica del JWST se encuentra a —211 ºC, así que todavía quedan unos días para que se enfríe a la temperatura adecuada. Por otro lado, los 18 segmentos del espejo primario de 6,5 metros deben alinearse para formar una única imagen coherente. Cada segmento emplea seis ‘actuadores’ con seis grados de libertad para corregir su orientación con respecto al resto que pueden mover los espejos en incrementos de 50 nanómetros o de 7 nm (en ajuste fino). El proceso de alineación es muy complejo y llevará cerca de tres meses —no solo es alinear los espejos, sino comprender todas sus propiedades y limitaciones—, aunque la NASA espera tener las primeras imágenes en cinco meses como muy tarde. El pasado 13 de enero dio comienzo el proceso de alineación y se empezaron a mover los 18 segmentos del espejo primario desde la posición de lanzamiento hasta la posición de observación (unos 12,5 milímetros de diferencia). En definitiva, por ahora todo marcha como la seda con el James Webb. Ni en sus mejores sueños se hubiera podido imaginar la NASA que poner a punto el telescopio espacial más complejo de la historia iba a desarrollarse sin incidentes dignos de mención. Esperemos que siga así durante varias décadas.
