Telescopio Nancy Roman: la NASA encendió la cámara principal del observatorio que viaja hacia su destino a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra

A casi tres semanas de su lanzamiento, el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman completó un paso decisivo antes del inicio de sus observaciones. La NASA activó el Instrumento de Campo Amplio, su cámara infrarroja de 300 megapíxeles, y comprobó los sistemas iniciales del coronógrafo.

La novedad no corresponde todavía a un descubrimiento astronómico, sino a la confirmación de que los dispositivos que sostendrán la misión científica responden en el entorno espacial, lejos de las condiciones controladas de los laboratorios terrestres.

Roman partió el 30 de agosto desde el Centro Espacial Kennedy, en Florida, a bordo de un cohete Falcon Heavy de SpaceX. El observatorio recorre una trayectoria de tres meses hacia el segundo punto de Lagrange entre el Sol y la Tierra, conocido como L2, a unos 1,5 millones de kilómetros del planeta.

Desde allí, mantendrá al Sol, la Tierra y la Luna en una misma dirección, una disposición que protege sus instrumentos de la radiación y facilita la estabilidad térmica necesaria para mirar el cosmos en infrarrojo.

El encendido del Instrumento de Campo Amplio, o WFI por sus siglas en inglés, confirma que Roman ya puede recibir luz estelar a través de su sistema principal de observación. Aun así, sus primeras señales no equivalen a imágenes científicas terminadas.

El equipo debe alinear la óptica, ajustar el foco, probar la guía fina del telescopio y verificar la respuesta de cada detector. La NASA prevé publicar las primeras imágenes científicas a comienzos de 2027.

La puesta en marcha permite comprobar en el espacio mecanismos que antes solo funcionaban bajo simulaciones en tierra. Los ingenieros activaron los detectores, enviaron señales de prueba hacia los centros de control y probaron piezas móviles que ajustarán el tipo de luz que llegará a los sensores.

El resultado ofrece una referencia inicial para detectar cualquier variación futura y corregirla antes del comienzo de la campaña científica.

“Tras años de esfuerzo para construir y probar el instrumento en tierra, ahora tenemos la confirmación de que funciona en el espacio. Este es un hito importantísimo para el equipo de Goddard, nuestros equipos industriales de BAE Systems, Inc. y Teledyne, y nuestros centros científicos”, declaró Josh Schlieder, científico del Instrumento de Campo Amplio en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

La cámara de Roman verá regiones del cielo más grandes que la Luna llena

El WFI concentra una de las principales diferencias entre Roman y otros observatorios espaciales. Cada toma abarcará una región del cielo con un tamaño aparente superior al de la Luna llena, pero con una definición angular comparable a la que consiguió el Telescopio Espacial Hubble. Esa combinación permitirá reunir información de áreas extensas sin sacrificar el detalle que necesitan los astrónomos para distinguir galaxias lejanas, estrellas, explosiones cósmicas y sistemas planetarios.

La cámara cuenta con 18 detectores infrarrojos. En conjunto, su superficie de captación tiene un tamaño similar al de la pantalla de una computadora portátil, una escala considerable frente a los sensores de cámaras convencionales. Cada detector registra luz con longitudes de onda mayores que las visibles para el ojo humano. Esa capacidad resulta central para estudiar objetos muy lejanos, cuya luz se desplazó hacia el infrarrojo durante su viaje por un universo en expansión.

La expansión cósmica estira las ondas de luz emitidas por galaxias distantes. Una radiación que salió de esos objetos como luz visible o ultravioleta puede llegar a la Tierra dentro del espectro infrarrojo. Desde la superficie terrestre, la atmósfera bloquea parte de esas longitudes de onda y emite un brillo que dificulta la detección de señales tenues. Roman evitará ambos obstáculos porque operará fuera de la atmósfera y dispondrá de un espejo principal de 2,4 metros, del mismo orden que el de Hubble.

Antes de encender los detectores, la misión dejó reposar el instrumento durante 10 días a una temperatura de -65 ℃ (-85 ℉). El objetivo consistió en eliminar agua u otros residuos que pudieran haberse adherido a sus superficies antes del lanzamiento. El 11 de septiembre, los controladores apagaron el calentador del WFI y esperaron hasta que el sistema alcanzara -143 ℃ (-225 ℉), el nivel a partir del cual pudieron activar los sensores infrarrojos.

Luego, los detectores descendieron hasta su temperatura de funcionamiento, cercana a -183 ℃ (-300 ℉). El frío reduce el ruido térmico, una interferencia que podría ocultar la luz débil de galaxias antiguas o planetas situados fuera del Sistema Solar. Para un instrumento que busca señales infrarrojas mínimas, sostener esa temperatura resulta tan importante como la capacidad de sus sensores.

El equipo también puso a prueba la rueda de elementos ópticos del WFI. Ese conjunto incluye filtros, prismas y otros componentes que seleccionan determinadas longitudes de onda o separan la luz de un objeto en sus colores constituyentes. La operación permitirá a los científicos estimar propiedades como la distancia de galaxias lejanas, la composición de objetos celestes o la evolución de ciertas poblaciones estelares.

La validación del mecanismo de enfoque cerró esa primera secuencia. Roman tomará cientos de miles de imágenes durante su vida operativa, por lo que la precisión del foco definirá la calidad de los mapas que producirá. Las primeras pruebas mostraron estrellas desenfocadas, como estaba previsto en esta fase, y los técnicos utilizarán esos datos para alinear la óptica hasta que cada fuente aparezca como un punto definido.

La amplitud del campo visual permitirá acelerar investigaciones que hasta ahora exigían numerosas observaciones separadas. Roman podrá cartografiar la distribución de la materia en grandes volúmenes del universo, medir cómo cambió la expansión cósmica a lo largo del tiempo y buscar pistas sobre la energía oscura, el fenómeno que parece impulsar esa expansión.

La misión también aportará un censo de planetas que orbitan otras estrellas y dejará datos disponibles para investigaciones que todavía no forman parte de sus programas principales.

El coronógrafo probará una técnica para observar planetas junto a estrellas lejanas

El segundo instrumento de Roman tiene una función distinta. El coronógrafo no se diseñó para realizar el gran relevamiento del cielo que hará el WFI, sino para demostrar una tecnología de observación directa de exoplanetas. Su tarea consiste en bloquear el resplandor de una estrella para distinguir la luz mucho más tenue que refleja un planeta cercano a ella.

La dificultad se parece a intentar ver una luciérnaga junto a un reflector a gran distancia. Las estrellas emiten una luz que puede ocultar por completo a los planetas en órbita. El coronógrafo usa máscaras ópticas, sensores y espejos deformables para modificar el paso de la luz y reducir ese brillo. Las máscaras, de dimensiones similares a una moneda estadounidense, alteran el patrón de difracción de la luz estelar y permiten observar regiones que de otro modo quedarían ocultas.

Durante la prueba inicial, los operadores del Centro de Comando del Coronógrafo, en Caltech/IPAC, Pasadena, verificaron la comunicación con el software, los mecanismos, las cámaras, el sistema térmico y la electrónica que controla cada pieza. La comprobación confirmó que el instrumento puede recibir órdenes desde la Tierra y ejecutar las acciones necesarias para mover filtros, lentes, prismas y máscaras.

El coronógrafo funciona a una temperatura muy distinta de la cámara infrarroja. Salvo sus detectores, sus componentes operan cerca de los 22 ℃ (72 ℉). Esa elección responde a las propiedades de sus espejos deformables y facilita la comparación con las pruebas previas en cámaras terrestres. Los ingenieros elevaron la temperatura del sistema hasta ese nivel para comprobar que el control térmico respondiera según las previsiones.

“Ahora que esta prueba ha finalizado, hemos estado descontaminando: hemos dejado los detectores en reposo y calientes para que cualquier residuo adherido a la superficie, como agua o trazas de sustancias químicas, se desprenda”, explicó Eric Cady, ingeniero óptico a cargo de la puesta en marcha del Coronógrafo Roman en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California.

“Este proceso continuará durante 30 días, con paradas ocasionales para realizar otras actividades de calibración iniciales”.

Esa fase de descontaminación se extenderá durante cerca de un mes. Después, el equipo continuará con calibraciones que permitirán determinar cómo responde el coronógrafo ante distintas fuentes de luz y cuánto puede reducir el brillo de una estrella. El instrumento funcionará como una demostración tecnológica, pero sus resultados podrán orientar diseños futuros destinados a buscar planetas similares a la Tierra alrededor de otras estrellas.

Roman seguirá su trayecto hasta L2 mientras los controladores avanzan con esas verificaciones. La misión tiene una duración nominal de cinco años y un objetivo operativo de 10 años, aunque la precisión del lanzamiento y las primeras maniobras de corrección permitieron ahorrar combustible. Esa reserva podría ampliar el tiempo disponible para realizar observaciones, siempre que los sistemas del observatorio mantengan su rendimiento.