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Participación de Airbus España en el instrumento NIRSpec del WEBB-ST

El WEBB Space Telescope que será lanzado el próximo 22 de diciembre, representa la nueva aventura astronómica de la NASA que pretende asumir el legado del Hubble. Para este nuevo y revolucionario satélite la ESA adjudicó a Airbus Defence and Space en Alemania la producción del Near-Infrared multi-object Spectrograph (NIRSpec). Airbus España contribuyó al desarrollo de este increíble instrumento con una importante participación que detallamos a continuación.

Airbus Crisa participó proporcionando electrónica (ICE) y software (ICSW) de control claves para el instrumento. La ICE se encarga de comandar los distintos elementos y mecanismos del bloque óptico que permiten seleccionar y enfocar correctamente los objetos celestes a observar – estrellas, galaxias, nebulosas, atmósfera de exoplanetas. La ICE también realiza la monitorización del estado general de los distintos elementos de NIRSpec para confirmar su correcto funcionamiento y detectar posibles problemas. Para realizar estas funciones la ICE se comunica con el módulo del telescopio que centraliza y procesa toda la información y las comunicaciones con los cuatro instrumentos. Dentro de este módulo, la información proporcionada por la ICE se procesa e interpreta por el ICSW. Este software, reconfigurable y actualizable en vuelo, gestiona a través de la ICE  los distintos modos de operación de NIRSpec tanto durante su funcionamiento nominal como en caso de detección de fallo, en el que actúa para dejar el instrumento en modo seguro. El desarrollo de este software, de gran complejidad, se realizó siguiendo las estrictas normas del software del JWST y utilizando sistemas de tierra específicamente diseñados por la NASA para este programa tan ambicioso.

Es precisamente esta colaboración con la NASA lo que destaca Margarita Pereira, jefa del programa que nos dice: “los elementos que nosotros desarrollamos forman parte esencial del control del telescopio realizado con el ordenador central del JWST por lo que durante todo el programa trabajamos codo con codo con los equipos de la NASA y la ESA, en una colaboración que resultó muy fluida y fructífera”.

Airbus Madrid-Barajas contribuyó con el cableado criogénico del instrumento NIRSpec, capaz de soportar temperaturas de hasta 35 grados Kelvin y que servirá de unión entre los distintos elementos del NIRSpec. Un programa que encontraba dificultades añadidas como la fabricación del cableado por soldadura y no mediante la técnica común de grapado, así como los requisitos de limpieza extremos que tuvieron que cumplir antes de la integración –la cual se producía en un área limpia de Clase 100- y la realización de rigurosos ensayos criogénicos y mecánicos para calificar los procedimientos. Según nos cuenta M. Ángeles Esteban, jefe del programa: “este proyecto, supuso una novedad para nuestra compañía, entre otras cosas porque fue la primera vez en la que se debió realizar un conteo de partículas para comprobar el nivel de limpieza del hardware entregado”. Se fabricaron 2 modelos de cableado (ETU y FM) realizando previamente ensayos de calificación de los mismos procesos de fabricación incluyendo ensayos mecánicos y térmicos a temperaturas criogénicas (nitrógeno y helio). Los requisitos de limpieza fueron especialmente exigentes por la proximidad del cableado a instrumentos ópticos, incluyendo desgasificación en vacío con control en tiempo real mediante una TQCM (Thermo-controlled Quartz Crystal Microbalance) y control cuantitativo de la contaminación por partículas y de la contaminación molecular. Así mismo, se realizó la integración del cableado en la plataforma del instrumento en las instalaciones de Ottobrunn en condiciones de área limpia ISO5.

Máquina del tiempo

NIRSpec es uno de los cuatro instrumentos embarcados en el WST (Airbus también gestionó el MIRI) y que se ha desarrollado bajo responsabilidad de la Agencia Espacial Europea. Se trata de un espectrógrafo multi-objeto (instrumento que separa la luz en sus diferentes colores o longitudes de onda para revelar características como composición, densidad, temperatura o movimiento de los cuerpos en observación), capaz de medir en el infrarrojo cercano, operando a -235ºC, hasta más de 100 objetos simultáneamente como estrellas o galaxias con distintas resoluciones espectrales.

Un espectrógrafo de 200 Kg. que será capaz de detectar la radiación más débil de las galaxias más distantes y que cambiará la forma en que vemos el universo, gracias a la combinación de su sensibilidad sin precedentes en el infrarrojo y su excelente calidad de imagen. Como comparación podríamos decir que NIRSpec puede detectar la luz de una cerilla en la Luna desde la Tierra, lo que se denomina ‘resolución térmica’. NIRSpec será clave para lograr una visión más profunda de la evolución del Universo. Como ejemplo, los científicos usarán NIRSpec para estudiar la formación de las primeras estrellas y galaxias en nuestro Universo, cuando solo tenía unos pocos cientos de millones de años… ¡toda una máquina del tiempo!


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