SIM: Avances tecnológicos hacen posible el lanzamiento

A principios de los 90, un grupo de científicos e ingenieros del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA afirmaron algo extraordinario: que podrían construir un telescopio espacial tan potente que sería capaz de detectar planetas similares a la Tierra alrededor de estrellas próximas. Ahora el equipo ha proporcionado pruebas extraordinarias. SIM PlanetQuest ha completado con éxito el último de los ocho hitos aparentemente imposibles requeridos para demostrar que la misión puede lograr sus ambiciosas metas científicas. La NASA especificó que las rigurosas pruebas de las tecnologías ultra-precisas debían estar terminadas al final de 2005 para que la misión siguiese adelante.
Concepción artística del SIM PlanetQuest
'Al completar estos hitos, nos hemos convencido tanto a nosotros mismos como a los supervisores externos involucrados en el proceso de que realmente podemos llevar a cabo esta misión', dijo David Gallagher, director del proyecto SIM PlanetQuest en el JPL. 'Esta es la culminación de más de 10 años de esfuerzo y dedicación. Esto sitúa al proyecto en una posición en la que estamos listos para continuar hacia la siguiente fase: implementación y vuelo', dijo Robert Laskin, tecnólogo del proyecto.

Hazañas sobrecogedoras A lo largo del proceso de inventar y comprobar las revolucionarias tecnologías de la misión, los miembros del equipo han dado con una serie de ideas originales, incluyendo:

_Demostrar la capacidad de detectar la posición angular de una 'pseudo estrella' de laboratorio con una precisión de una millonésima de segundo de arco (el [canto de un duro :P] espesor de una moneda vista a la distancia de la Luna).
Eliminar las vibraciones a escala nanométrica, lo que permite que el instrumento pueda realizar estas medidas increíblemente precisas.

_Demostrar la capacidad de alcanzar no sólo las especificaciones del diseño del instrumento, sino también un conjunto de metas más ambiciosas que mejorarán los beneficios científicos.

Con el lanzamiento previsto para la próxima década, SIM PlanetQuest determinará las órbitas y masas de planetas que giren alrededor de otras estrellas y detectará los planetas del tamaño de la Tierra próximos. La misión también determinará la distancia hasta estrellas de toda la galaxia con una precisión sin antecedentes y llevará a cabo otras investigaciones de astrofísica fundamental.
El ingeniero Lead Renaud Goullioud posa frente al banco de pruebas de Metrología de Microarcosegundo (MAM)
'Ahora podemos hacer la afirmación que llevamos tanto tiempo esperando de que 'la tecnología para SIM está al alcance de la mano'', dijo Steve Unwin, subdirector científico del proyecto. 'Puede que aún nos enfrentemos a los obstáculos habituales que jalonan todos los proyectos espaciales (asignación de masas y potencia, fiabilidad, plazos ajustados y presupuestos limitados), pero estos son retos para una buena ingeniería, no la invención de tecnología nueva'. El proceso de desarrollar la tecnología de SIM PlanetQuest conllevó aislar las distintas dificultades en diferentes bancos de pruebas en el JPL y asignar equipos específicos para cada problema. Utilizando esta metodología, el equipo pudo completar en pocos años un proceso que de otra manera habría durado varias décadas. 'Si haces afirmaciones extraordinarias, necesitas pruebas extraordinarias', dijo Gary Blackwood, director de elementos externos de metrología del proyecto. 'En realidad fue muy divertido demostrar que éramos capaces de hacerlo: tener un trabajo que era casi imposible y lograrlo'. La exploración de SIM PlanetQuest en busca que planetas cercanos pondrá la base para los futuros observatorios del Buscador de Planetas Terrestres (TPF, Terrestrial Planet Finder) de la NASA, que determinarán qué planetas tienen suficiente temperatura para albergar vida, y analizarán sus atmósferas y superficies buscando los rastros químicos de la vida.

Los ocho hitos tecnológicos

Kim Aaron: "El SIM tiene algunas tecnologías realmente retadoras"
Los ocho hitos marcados por la NASA para SIM PlanetQuest son los siguientes:
Demostrar que uno de los instrumentos de a bordo, el lanzador de haz para metrología (brassboard metrology beam launcher) es capaz de alcanzar el rendimiento necesario tanto para la astrometría de ángulo reducido como la global. En otras palabras: crear una 'regla' de alta tecnología para medir cambios de posición con incrementos de longitud de una fracción del ancho de un átomo de hidrógeno. Estado: Completado.
Demostrar la capacidad de SIM para estabilizar las bandas de interferencia de estrellas científicas débiles en el interferómetro científico del Banco de Pruebas 3 del sistema (System Testbed-3, STB-3). Esto prueba que SIM puede proporcionar el control nanométrico requerido para hacer posible la exploración amplia (Broad Survey) y la búsqueda profunda (Deep Search) de planetas, y la retícula astrométrica, y concluye la fase de hitos de tecnología de control nanométrico. En otras palabras: Crear 'amortiguadores' de alta tecnología que eliminan los efectos de minúsculas vibraciones de la maquinaria que de otro modo impedirían que SIM obtuviese medidas precisas. La solución: SIM compensa cada vibración con una contra-vibración equivalente. Las vibraciones eliminadas son extremadamente pequeñas, de aproximadamente dos cienmilésimas del ancho de un cabello humano. Estado: Completado.
Demostrar en el banco de pruebas de metrología de microsegundos de arco (Microarcsecond Metrology, MAM-1) que los ángulos (es decir, retardos de la banda de interferencia) entre dos pseudo estrellas fuente pueden ser medidos al nivel requerido para la astrometría de ángulo reducido. Esto prueba, a nivel de interferómetro estelar completo, la capacidad de SIM para cumplir sus requisitos para la búsqueda de planetas. En otras palabras: esto conjuga las tecnologías de los hitos 1 y 2 para obtener medidas de ángulo reducido reales, demostrando que SIM puede detectar las diminutas 'oscilaciones' de las estrellas inducidas por las órbitas de planetas del tamaño de La Tierra. Estado: Completado.
El banco de pruebas Kite fue desarrollado para probar la viabilidad de metrología externa de picómetro para la SIM. Detalle del Kite
Demostrar que los medidores de láser múltiple para metrología se pueden integrar en una batería de instrumentos ópticos representativa del sistema externo de metrología de SIM. El rendimiento debe ser el suficiente para demostrar la capacidad para lograr los objetivos científicos de la exploración amplia y la retícula astrométrica. En otras palabras: Probar que varias 'reglas' de alta tecnología como la inventada en el hito 1 pueden trabajar juntas como una red (que casualmente parece una cometa) produciendo resultados coherentes. Estado: Completado.
Demostrar el funcionamiento del banco de pruebas de metrología de microsegundo de arco (MAM) de 3 200 picómetros sobre su campo de estimación de ángulo amplio, coherente con la porción de presupuesto de error astrométrico de SIM cubierta por el banco de pruebas MAM. En otras palabras: Este nivel de funcionamiento cumple los requisitos de astrometría global de nivel 1 de 30 microsegundos de arco y demuestra, al nivel de sensor de interferómetro, la capacidad de SIM para determinar la retícula astrométrica. También demuestra la capacidad de SIM para alcanzar los requisitos científicos mínimos de astrometría global. Estado: Completado.
Rendimiento de referencia del banco de pruebas de metrología de microsegundo de arco (MAM) con el objetivo de ángulo reducido de 1 microsegundo de arco. MAM realiza medidas de la posición angular de una 'pseudo estrella' de laboratorio que se mueve sobre un campo de estimación igual que el de SIM (campo de ángulo reducido de 1 grado de diámetro, campo de ángulo amplio de 15 grados). El hito tecnológico 6 es de especial importancia puesto que es el primero que compara capacidades reales con los objetivos científicos, en vez de con los requisitos básicos. En otras palabras: Esto hace avanzar un paso la capacidad de medidas 'básicas' demostrada en el hito 3 hasta alcanzar las metas científicas del modo de ángulo reducido. Las medidas de ángulo reducido son las que SIM utilizará para detectar planetas del tamaño de la Tierra. Estado: Completado.
Rendimiento de referencia del banco de pruebas de metrología de microsegundo de arco (MAM) con el objetivo de ángulo amplio de 4 microsegundos de arco. En otras palabras: Como en el caso del hito 6, esto hace avanzar un paso más la capacidad de medidas 'básicas' demostrada en el hito 3 hasta alcanzar el objetivo científico, en este caso, del modo de ángulo amplio. SIM utilizará su capacidad de ángulo amplio para medir la posición absoluta de las estrellas. Estado: Completado.
El último hito tecnológico conlleva la composición de una imagen global del funcionamiento de todas las actividades tecnológicas de los instrumentos del SIM (tanto bancos de pruebas como análisis). Esto representa la determinación definitiva de la precisión científica que la tecnología que hemos estado construyendo durante la última década será capaz de proporcionar cuando se incorpore al SIM. En otras palabras: Que cuando se junten los distintos elementos (medidas angulares, medidas metrológicas, vibraciones y perturbaciones térmicas), todas las piezas encajen adecuadamente y que los instrumentos funcionen.