El telescopio espacial James Webb (JWST) es el muy esperado y esperado telescopio de "próxima generación", que esperamos se vea más atrás en el tiempo, y más profundo dentro de las regiones polvorientas que forman estrellas, usando longitudes de onda más largas y más sensibilidad que cualquier telescopio espacial anterior. . Para llevarnos al siguiente nivel, se podría pensar que tendrían que desarrollarse nuevas tecnologías para poder construir este innovador telescopio súper enorme. Estarías en lo correcto.
De hecho, los ingenieros tuvieron que usar un poco de unbtainium para construir el chasis único en su tipo, la columna vertebral que mantendrá la nave espacial unida.
Unobtainium no es solo el nombre del material extraído en la película "Avatar" de James Cameron. Es una palabra utilizada en ingeniería, y a veces ficción, para describir cualquier material o dispositivo extremadamente raro, costoso o físicamente imposible necesario para cumplir con un diseño dado para una aplicación dada.
El chasis para JWST, llamado ISIM Módulo de Instrumento de Ciencia Integrado, está hecho de un material compuesto nunca antes fabricado que tuvo que soportar las temperaturas súper frías que encontrará cuando el observatorio alcance su órbita 1.5 millones de kilómetros (930,000 millas ) de la tierra.
El ISIM acaba de pasar una prueba extremadamente importante, sobreviviendo temperaturas que cayeron hasta 27 Kelvin (-411 grados Fahrenheit), más frías que la superficie de Plutón durante un ciclo de pruebas en el simulador de medio ambiente espacial de Goddard, una cámara de vacío térmico de tres pisos. que simula las condiciones de temperatura y vacío que se encuentran en el espacio.
El equipo del Centro de Vuelo Espacial Goddard que se encargó de construir el chasis necesitaba un material que asegurara que los diversos instrumentos en JWST mantuvieran una alineación y estabilidad criogénicas precisas, pero sobrevivieran a las fuerzas gravitacionales extremas experimentadas durante el lanzamiento.
La prueba se realizó para averiguar si la estructura del tamaño de un automóvil se contrajo y se distorsionó como se predijo cuando se enfrió desde la temperatura ambiente hasta la gélida, muy importante ya que los instrumentos científicos deben mantener una ubicación específica en la estructura para recibir la luz recogida por el telescopio 6.5 medidor (21.3 pies) espejo primario. Si la estructura se encogiera o se distorsionara de manera impredecible debido al frío, los instrumentos ya no estarían en posición de recopilar datos sobre todo, desde los primeros resplandores luminosos después del Big Bang hasta la formación de sistemas estelares capaces de soportar la vida.
Cuando comenzaron, no había nada por ahí que se ajustara remotamente a la descripción de lo que se necesitaba. Entonces, eso dejó una alternativa: desarrollar su propio material aún por fabricar, al que los miembros del equipo se referían en broma como "unobtainium". A través del modelado matemático, el equipo descubrió que al combinar dos materiales compuestos, podría crear un sistema de resina de fibra de carbono / éster de cianato que sería ideal para fabricar los tubos cuadrados de la estructura que miden 75 mm (3 pulgadas) de diámetro.
Durante la reciente prueba de 26 días, y con ciclos repetidos de prueba, el conjunto tipo truss diseñado por ingenieros de Goddard no se agrietó. La estructura se contrajo como lo predijeron solo 170 micras, el ancho de una aguja, cuando alcanzó 27 Kelvin (-411 grados Fahrenheit), superando con creces el requisito de diseño de aproximadamente 500 micras. "Ciertamente no hubiéramos podido realinear los instrumentos en órbita si la estructura se moviera demasiado", dijo Eric Johnson, Gerente de Proyecto de Estructura de ISIM. "Por eso teníamos que asegurarnos de haber diseñado la estructura correcta".
Este tipo de estructura podría servir a la NASA en el futuro para la próxima generación más allá de JWST, y también podría ser un "spin-off" que los fabricantes podrían encontrar útil en el diseño de estructuras que exijan una alta tolerancia en las condiciones.
Fuente: NASA Goddard
