Se cumple un año del impecable lanzamiento del telescopio espacial James Webb

«La presión era extrema el día del lanzamiento. A pesar de que confiábamos en nuestro éxito gracias a casi 15 años de preparación, la presión podía sentirse en el aire después de una larga campaña de lanzamiento con una serie de problemas técnicos que tuvimos que solucionar», declara Daniel de Chambure, responsable de la oficina de Kourou de la ESA en la Guayana Francesa y, anteriormente, jefe de proyecto del telescopio Webb del Ariane 5. 

No es una exageración afirmar que el mundo entero estaba mirando. Varios años de desarrollo y promesas habían convertido al Webb en el anhelado sucesor del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. El lanzamiento del Webb era comparable con el lanzamiento del Apolo pero en el mundo de la astronomía: una misión extraordinariamente compleja y ambiciosa. La humanidad estaba esperando nuestro próximo «gran ojo en el cielo», un gran salto en lo que respecta a la capacidad tecnológica que ampliaría nuestra visión hasta los mismos orígenes de las galaxias y las estrellas. 

Las esperanzas de una nueva generación de astrónomos se situaban en la cofia del cohete Ariane 5 proporcionado por la ESA y que acababa de desaparecer entre las nubes sobre el puerto espacial europeo de Kourou en la Guayana Francesa. 

El ascenso en sí estaba programado para que durara unos 30 minutos. La misión en Kourou concluiría una vez se recibiera la confirmación de que el Webb había desplegado automáticamente su panel solar, estaba generando su propia energía y se estaba comunicando con el equipo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland (Estados Unidos).

Pruebas y simulaciones

Massimo Stiavelli, responsable de la oficina de la misión Webb en Baltimore, era consciente de que había mucho en juego: sin el panel solar no habría misión. Durante los años previos a este momento, Massimo y el equipo de operaciones de vuelo de STScI realizarían pruebas de forma continuada para probar qué podrían hacer con el Webb una vez estuviera en el espacio. Estas pruebas se simularon en su totalidad en ordenadores, lo que las hacía muy realistas. Al principio todo sería «nominal». Esto significa que la nave espacial se comportaría como estaba previsto. Posteriormente, el reducido equipo de ingenieros que programaba las simulaciones, empezaría a inyectar problemas anónimos que el equipo de vuelo tendría que diagnosticar y corregir. 

«El más aterrador de todos ellos fue durante una prueba en la que el panel solar no se desplegó. Éramos conscientes de que, al estar funcionando con baterías, nos quedaríamos sin energía en algún momento», declara Massimo.

Durante la simulación, el equipo de Massimo lo intentó todo. Enviaron comandos manuales para solicitar el despliegue. Sin embargo, cuando eso no funcionó, iniciaron una serie de movimientos en los que sacudían la nave espacial con la esperanza de liberar el panel. Finalmente, y a medida que se acababa el tiempo y el equipo había probado todo tipo de estrategias, la simulación cooperó y el panel se desplegó. 

«La situación fue tan tensa que no nos hubiera gustado probarla en la vida real», afirma Massimo. 

No obstante, mucho antes de que los operadores de vuelo asumieran el control, Daniel y su equipo tuvieron que cumplir su promesa de poner al Webb en órbita de manera segura.

La extrema precisión del lanzamiento

El día despunta temprano. Daniel se despierta a las 04:00 de la mañana del día de Navidad y se dirige al trabajo, donde confirma que todo sigue siendo nominal con el lanzador en la plataforma. Una hora y media antes del lanzamiento, entra en la sala de control de lanzamiento principal y supervisa la finalización de los últimos preparativos antes del lanzamiento. Como un procedimiento estándar, todos estos preparativos finales debían completarse cuarenta minutos antes del lanzamiento. El equipo espera. 

«Te estresas un poco porque tienes que esperar», afirma. Para dejar a un lado esas tensiones, se reúne con los medios de comunicación para responder a sus preguntas. Siete minutos antes del lanzamiento, regresa a la sala de control para la cuenta atrás final. 

Todo el proceso se realizaba automáticamente en esta etapa. El equipo de operaciones de vuelo dedica toda su atención a supervisar el estado del lanzador y se prepara para abortar la misión en el caso de que algo salga mal. En los últimos segundos, se produce el encendido: primero el motor principal y, siete segundos más tarde, los propulsores.            

El cohete abandona la plataforma. Los operadores continúan supervisando la información de telemetría que enviaba el lanzador, buscando incluso la desviación más pequeña posible con respecto a lo que habían predicho. 

El equipo siguió el ascenso y sus distintas etapas. En primer lugar, los propulsores se separaron y, posteriormente, el carenado se abrió en dos mitades revelando al Webb a una altitud de 110 km. A continuación, la primera etapa se separó, la segunda etapa se encendió y, posteriormente, se apagó. Finalmente, el cohete Ariane liberó al Webb a una altitud de 1400 km. La cámara del cohete observó cómo el telescopio espacial se alejaba ajustando su trayectoria a medida que avanzaba. Unos minutos más tarde, mientras seguía su curso con precisión, el Webb desplegó automáticamente su panel solar y empezó a comunicarse con el equipo de Massimo en Baltimore. Daniel y su equipo concluyen su trabajo. 

No obstante, esto no ocurrió exactamente así.

Durante los minutos empleados por Webb en calcular y ejecutar su maniobra de trayectoria, se asumió que la cámara del cohete perdería de vista la nave espacial y que el despliegue del panel solar ocurriría sin ser visto. Sin embargo, 70 segundos después de la separación, el panel solar se desplegó. 

En Kourou, el motivo era evidente. El lanzamiento del Ariane había sido tan preciso que la maniobra de corrección de su orientación podría considerarse superflua. El software integrado del Webb se dio cuenta de esto y pasó a la siguiente tarea de la lista, que no era otra que desplegar el panel solar y comunicarse con Baltimore. Para sorpresa de todos, se confirmó la precisión del lanzamiento. 

«Todavía recuerdo las reacciones de varios colegas de la ESA y la NASA que se encontraban a mi alrededor cuando esto ocurrió. Todo el mundo estaba entusiasmado», declara Daniel.

Modificaciones especiales

La extrema precisión de la inyección del lanzamiento en la separación fue el resultado de algunas acciones adicionales llevadas a cabo por el equipo de Kourou. En primer lugar, la decisión de calibrar las unidades de medición inercial (IMU) del lanzador lo más tarde posible antes del propio lanzamiento. Estas unidades ofrecen información sobre cómo se desplaza el cohete cómo se retroalimentan los cálculos de a bordo que controlan los sistemas de orientación. Al haberse calibrado tan minuciosamente, el Ariane 5 sabía exactamente dónde estaba y hacia dónde se dirigía. 

En segundo lugar, el equipo fue extremadamente cuidadoso para hacer coincidir el emparejamiento y la alineación de los cohetes de aceleración de la etapa superior de modo que, una vez se encendiera la etapa superior, no se produjeran fluctuaciones y la trayectoria permaneciera inalterada. 

Más allá de la trayectoria, el equipo también llevó a cabo otra modificación especial, esta vez para proteger al Webb. A la NASA le preocupaba especialmente que cualquier atmósfera residual en la cofia pudiera hacer que las burbujas de aire atrapadas en el parasol doblado pudieran expandirse y dañar las delicadas capas del parasol del telescopio. Por consiguiente, la ESA desarrolló un sistema que obligaría a las últimas moléculas de aire a salir de la cofia antes de que el carenado se abriera y expusiera al Webb al vacío del espacio. «Asimismo, esto fue un gran logro para nosotros ya que pudimos observar que la presión residual estaba muy por debajo de los requisitos después de varias pruebas realizadas en vuelos anteriores del Ariane 5», explica Daniel. 

Si bien la confirmación de que este sistema había funcionado no llegó hasta más tarde, cuando se desplegó el protector solar y se vio que no estaba dañado, el despliegue inicial del panel solar fue evidente para el equipo inmediatamente. Aun así, el valor real de la extrema precisión de inyección del lanzador solo se supo esa noche cuando el equipo de Baltimore ordenó a la nave espacial la realización de otra maniobra. 

Massimo se encontraba de servicio cuando se preparaban para la corrección de la trayectoria 1a a medio camino. Este empujón adicional fue fundamental para garantizar que el Webb alcanzaría correctamente su posición designada a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Con el fin de calcular la quema de combustible necesaria para el cohete, se siguió al Webb durante casi 12 horas y, posteriormente, el equipo de dinámica de vuelo del centro de vuelo espacial Goddard (CVEG) de la NASA analizó los datos. Fue entonces cuando la escala del logro del Ariane comenzó a ser realmente evidente. 

La inyección orbital había sido tan precisa, que la quema de combustible no duraría tanto como se esperaba. «Ya sabíamos que íbamos a disponer de combustible adicional», comenta Massimo. 

Finalizada la maniobra, continuaron con el seguimiento y los cálculos. Se llegó a la conclusión de que el combustible que ahorraron podría ahora utilizarse para que el Webb permaneciera en su órbita operativa y, de este modo, ampliar la duración de la misión.

Una duplicación de la ciencia implica una duplicación de los descubrimientos

Una vez se completaron los cálculos, la NASA anunció que, gracias a la ESA y a sus socios colaboradores, Arianespace, ArianeGroup y CNES, la duración de la misión Webb se había duplicado. En lugar de una misión de 10 años, Webb llevaba combustible suficiente como para mantenerlo operativo durante 20 años. Una duplicación de las observaciones implica una duplicación de la ciencia y de los descubrimientos. 

Al convertir un lanzamiento de rutina en el mejor momento del Ariane 5, el equipo europeo consiguió duplicar el próximo gran salto de la humanidad hacia la comprensión de sus orígenes. 

«Este fue un gran momento y una gran recompensa para todos nosotros, especialmente después del agradecimiento recibido por parte del equipo del proyecto Webb de la NASA», afirma Daniel. 

No obstante, en aquel momento la celebración fue bastante discreta. Al tener lugar el día de Navidad de 2021, la mayoría de las personas involucradas quería volver a casa con sus familias. Sin embargo, los recuerdos de lo que lograron ese día todavía perduran. 

«En el fondo, todos están muy orgullosos de haber podido lanzar Webb. Todavía llevan las camisetas del Webb», afirma Daniel. En el discreto mundo de las operaciones de naves espaciales, no puede haber mayor declaración de orgullo que esta.

Más información

Webb es el telescopio más grande y potente jamás puesto en órbita. En virtud de un acuerdo de colaboración internacional, la ESA proporcionó el servicio de lanzamiento del telescopio utilizando el vehículo de lanzamiento Ariane 5. En colaboración con sus socios, la ESA se ha hecho cargo del desarrollo y cualificación de las adaptaciones del Ariane 5 para la misión Webb, así como de la contratación, por parte de Arianespace, del servicio de lanzamiento. La ESA también aportó el eficaz espectrógrafo NIRSpec y el 50 % del instrumento del infrarrojo medio MIRI, que fue diseñado y construido por un consorcio de institutos europeos financiados a escala nacional (Consorcio Europeo MIRI) en colaboración con el JPL y la Universidad de Arizona. El Webb es un proyecto internacional dirigido por la NASA, en colaboración con la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA).