Ventana al espacio (CLXXIII)

 El Cúmulo Virgo con la galaxia M87 en su centro (XMM-Newton)

Los rayos incógnita: XRISM

Todos estaban muy contentos con el lanzamiento de Hitomi, y más con sus primeros resultados preliminares. Pero de la gloria a la tragedia sólo había un paso. Y le pasó cuando desplegó uno de sus elementos principales. Este despliegue causó algo que no tuvieron en cuenta: un cambio de masa. Y esto generó un problema a la hora de maniobrar, causando una rotación incontrolable, llevando a su disgregación. La decepción fue mayúscula.

Inasequibles al desaliento, el personal del proyecto tomó la decisión de volver a construirlo. Contactaron con los gestores de JAXA, con sus homólogos de la NASA, con otros en la ESA... Y hubo suerte: acabó por autorizarse en el verano del 2017.

Bajo el acrónimo inicial de XARM, Misión de Recuperación de Astronomía en Rayos X, el trabajo se inició, decidiendo descartar aquello que causó el problema. Otra decisión fue la de enfocarse exclusivamente en los rayos X, y aún más, en la espectroscopia en esta longitud de onda, en alta resolución. En resumen, una misión más sencilla, pero de una importancia crucial.

¿Exageramos? Para nada. Si echamos un vistazo a las actuales en rayos X, la más moderna tiene más de una década. Los más importantes ya superaron la segunda década de vida hace rato. Sí, funcionan bien, pero, ¿hasta cuando? Teniendo en cuenta que los observatorios de nueva generación no los esperamos hasta la década siguiente, necesitamos un puente.

XRISM es este puente. Y la misión apunta a observar algunos de los lugares más calientes y energéticos del cosmos.

La Misión de Imágenes y Espectroscopia en Rayos X se ha desarrollado partiendo de las misiones anteriores, como ASCA, ASTRO-E, Suzaku y Hitomi. Su bus es

otra repetición, con una forma alargada generada a partir de una placa base y ocho paneles laterales que cierran la estructura, y la sección de los telescopios en el extremo delantero. Mide ocho metros de alto, tres de diámetro y nueve de ancho con los paneles solares desplegados. La única sección desplegable son sus paneles solares. En el interior, está casi todo lo necesario para que funcione, con computación y almacenamiento, comunicaciones (Bandas-S y -X), control de actitud triaxial y propulsión, generación y gestión de la energía (contando con un par de baterías de ion-litio), y control termal. Con respecto a su antecesor, sólo cuenta con dos instrumentos. El principal es el espectrómetro de rayos X, aquí llamado Resolve. Es, en esencia, una reconstrucción del de Hitomi, con algunos elementos nuevos. La base es un conjunto de microcalorímetros como detectores, los cuales necesitan estar a temperaturas criogénicas (-273.1 ºC) para funcionar y entregar la ciencia prometida. A un criostato con helio líquido súper fluido, se añade una óptica de rayos X tipo Wolter 1, y una rueda de filtros de seis

posiciones: uno con una pieza de molibdeno gris para reducir el brillo de las fuentes; de berilio para filtrar la energía no deseada; de polo ido y aluminio para evitar contaminación ambiente; de calibración con una fuente radioactiva de hierro-55; y dos posiciones abiertas. Resolve observará el universo X entre los 0.3-12 keV, y una resolución energética de 5-7 eV. El segundo instrumento es la cámara de rayos X, denominada Xtend. Una óptica de rayos X sirve a una cámara equipada con una serie de sensores CCD. Con respecto a Hitomi, es un nuevo desarrollo a partir del de Hitomi, con mejores características y resolución, contando con un campo de visión muy grande, superior a tamaño al de la Luna llena. Observará el cosmos entre los 0.4-13 keV. Servirá para dar contexto a Resolve. No hay telescopio de rayos X duros, ni detector de rayos gamma. Sobre las ópticas, son idénticas para ambos instrumentos. Son sistemas de incidencia

oblicua, formados por cuatro cuadrantes formados por 203 elementos. Todo unido crea los cilindros concéntricos. La longitud focal de ambos sistemas es idéntica, de 5.8 metros. Volviendo a Resolve, será el cuarto intento de situar este tipo de sistema en el espacio, tras los fiascos anteriores. Su masa de lanzamiento será de 2.3 toneladas.

Se lanzará desde Tanegashima, empleando un cohete H-IIA. La fecha es la del día 26 de agosto, y apunta a una órbita de 550 km., inclinada 31° con respecto al ecuador terrestre. Y además, con él va un demostrador tecnológico con destino a la Luna llamado SLIM. 

Apunta a ser un observatorio de todo uso, si bien apunta a resolver enigmas en tres temas: la estructura y la evolución del universo; la creación y distribución de elementos pesados; y cómo circula y se transporta la materia y la energía en entornos de potentes gravedad, campos electromagnéticos y ondas de choque. Las zonas de estudio son, por ejemplo, los cúmulos galácticos, estrellas masivas y calientes, remanentes de supernovas, agujeros negros o binarias de rayos X de alta masa. Su misión primaria durará tres años, y más si promete.

Creo que sólo nos queda cruzar los dedos, deseando una misión sin problemas. Suerte.

El susto

 Ya lo habréis escuchado en las noticias. Si no, lo recordamos: se perdió el contacto con Voyager 2. A ver, cuando se trata de una sonda tan vieja, la que más que funciona actualmente, cualquier estornudo, por así decirlo, provoca titulares internacionales. Sin embargo, no ha sido tan grave como los medios de comunicación nos hicieron creer. Aún más, siempre llegaron tarde a la hora de informar. En fin...

Es obvio: las sondas Voyager están en la auténtica porra de nosotros, más allá de la heliosfera. Son obras maestras de la tecnología... de la década de 1970. Trabajar actualmente con ellas es casi una pesadilla, con códigos obsoletos hace décadas, e instrumentos que, reconozcámoslo, carecen de la resolución de los sistemas actuales. Eso no impide que nos entreguen resultados únicos desde el lugar en el que están. Por eso son tan valiosas.

Una parte integral de un vehículo espacial es su sistema de comunicaciones. Y en el caso de Voyager 2, es casi parte integral de su sistema de orientación. Nos explicamos. Es cierto que la sonda puede estar orientada hacia cualquier sentido pero, si queremos recibir su flujo incesante de datos, mejor que esté apuntando hacia nosotros, y cuánto más lejos, mejor. Es una sonda estabilizada en sus tres ejes, pero que también puede rotar sobre sí misma. Al contar con una antena fija, la sonda rota alrededor del eje de la antena, lo que significa que siempre apunta hacia el interior del sistema solar. En el caso de esta misión, cuenta con dos tipos de antenas: baja ganancia y alta ganancia. La de baja, como habremos explicado alguna vez por aquí, usa toda la potencia de su transmisor para crear un patrón de forma de semiesfera. Lo que significa que irradia toda la información que genera en todas esas direcciones. Si una antena terrestre recoge esta señal, sólo obtendrá una pequeñísima fracción de esa energía, con muy poca cadencia de datos. Esa fue la maldición de Galileo. La de alta, como la parabólica de Voyager 2, usa toda la potencia de su transmisor para generar un haz de comunicaciones muy estrecho y enfocado. Por supuesto, al ser cogido por una antena terrestre, detectará casi toda la señal desde la sonda, incrementando así la cadencia de transmisión y, por ello, de los datos entregados. Pero si resulta que la sonda está a semejante distancia de nosotros, cualquier desvío mínimo supone perder la señal.

Ahora mismo, Voyager 2 esta a casi veinte billones de km. de casa. En términos más sencillos, a 133.4 unidades astronómicas de nosotros. Siguiendo el límite universal de la velocidad de la luz, una señal que nosotros le enviemos tarda 18 horas y 29 minutos. Eso significa que, para recibir respuesta, se tarda prácticamente lo mismo. Pues bien, por si no lo explicaron los medios de comunicación, lo haremos nosotros: el pasado día 21 de julio, como suele ser habitual, se envió un paquete de comandos hacia ella. No sabemos si por error, o por qué, pero entre los comandos había uno que provocó un pequeño cambio de orientación, con la antena apuntando dos grados lejos de la Tierra. Resultado: no podíamos recibir su señal, ni enviar comandos. Se hizo el silencio. Hay que explicar una cosa: cada poco tiempo, la sonda está programada para reorientarse siguiendo la posición de la Tierra con respecto a ella. Ese comando provocó una reorientación prematura, de ahí el problema. La sonda estaba bien, sin embargo.

¿Qué hacer?, se preguntaban en la misión. Podían esperar, sí, a que la sonda se reorientase sola. La siguiente maniobra, eso sí, no ocurriría hasta el 15 de octubre. Mucho tiempo sin datos, la verdad, puesto que no los almacena a bordo como consecuencia de su régimen de energía. Puesto que, dada su posición, sólo el complejo DSN de Canberra es el único que puede contactar con ella, se pusieron a trabajar para intentar dar con la señal desviada de la sonda. Como los otros dos complejos, de California y Madrid, el de Canberra cuenta con varias antenas, siendo el enorme plato de 70 metros de diámetro su oído más sensible, a los que hay que añadir otras de 34 metros. Hace tiempo se ideó una estrategia de conjuntar antenas, por lo que se hacía al complejo mucho más sensible. Y con mejoras recientes, las antenas de 34 metros se acercan en sensibilidad a la más grande. Así, conjuntando antenas, y dirigiéndolas a la posible localización de la señal de la sonda, se inició la búsqueda. Y allí estaba.

Resulta curioso que la prensa anunciara que se había perdido el contacto justo cuando la NASA lo recuperó. A ver, no era la señal total, sino una señal portadora, muy débil, que lo único que nos decía era que seguía funcionando, y seguía en trayectoria. Entonces, ¿la dejamos como está? Decidieron probar una cosa: si conjuntando antenas pudimos recibir la señal,  ¿no sería posible enviar un comando para que se reorientase tal y como estaba el 21 de julio, antes del envío? Eso se decidió y, usando la potencia de las antenas conjuntadas, se "gritó" el comando a Voyager 2. ¿Funcionó?

La exploración espacial ha enseñado paciencia a todos los involucrados. Para recibir respuesta, tuvieron que esperar unas larguísimas 37 horas para recibir, o esperar recibir, la respuesta de que la sonda había recibido el comando, y se había reorientado. Pues bien, el 4 de este mes, las antenas comenzaron a recibir datos científicos y de telemetría de Voyager 2. Todo acabó en un susto.

No debemos despistarnos, sin embargo. ¿Cuánta vida le queda? Como a su gemela, muy poca. Los RTG están casi en las últimas, y eso que se han inventado ideas creativas para maximizar el tiempo que permanecen en funcionamiento. Pero esta década será su canto de cisne, quedándonos con su legado. Mientras sigan allí, pues todo lo que consigan, pues bienvenido será. Sus datos, actualmente, son únicos, y si pensamos en enviar otra sonda hasta allí, donde están, tardaría mucho tiempo en alcanzarlo. 

Lo dicho: susto.