Observando el universo con el nuevo telescopio espacial chino Xuntian

por Daniel Marín

China planea lanzar en 2022 un telescopio espacial que observará gran parte del cielo en el espectro visible y en el ultravioleta. El telescopio ha recibido el nombre de Xuntian (巡天), ‘el que surca los cielos’ en mandarín, aunque ya ha sido apodado como ‘el Hubble chino’. No obstante su nombre técnico es simplemente CSS-OM (Chinese Space Station – Optical Module). Y es que la gran novedad de este telescopio es que se acoplará de forma regular a la futura estación espacial china para operaciones de mantenimiento. Esta característica convierte al Xuntian en el primer telescopio espacial de gran tamaño que se unirá a una estación espacial de tanto en cuanto y en el segundo que ha sido diseñado para ser reparado por astronautas en órbita tras el telescopio espacial Hubble.

Telescopio espacial Xuntian (CAST).

El proyecto Xuntian nació en 2011 y al año siguiente se unió al programa de la estación espacial china de nueva generación. En 2014 se convirtió en un telescopio espacial independiente pero con capacidad para acoplarse regularmente a la estación, mientras que en 2015 se seleccionó el diseño de la cámara de gran campo que será el instrumento principal del telescopio. Precisamente hace poco hemos podido conocer los detalles técnicos del que en el momento de su lanzamiento será el tercer telescopio espacial más grande jamás construido.

Órbita de Xuntian y maniobras de acoplamiento con la estación espacial.

Efectivamente, Xuntian tendrá un espejo primario de 2 metros de diámetro, ligeramente más pequeño que el espejo de 2,4 metros del Hubble o del WFIRST y muy lejos de los 6,5 metros del futuro James Webb. A pesar de su apodo, el Xuntian tiene más en común con los telescopios Euclid de la ESA o el WFIRST de la NASA que con el Hubble. Al igual que estos, el punto fuerte de Xuntian será su enorme campo visual, de nada más y nada menos que de 1,1 grados cuadrados, muy por encima de los 0,28 grados cuadrados del WFIRST o los 0,56 del Euclid (que, por otro lado, tendrá un espejo mucho más pequeño, de solo 1,2 metros). El instrumento principal de Xuntian será una enorme cámara CCD con 2.500 millones de píxels (el enorme telescopio terrestre LSST, que entrará en servicio en 2022, tendrá una cámara de 3.200 millones, pero la del telescopio Euclid solo tendrá 640 millones).

Óptica de Xuntian.

Detector de la cámara de Xuntian (izquierda), comparado con el del telescopio LSST y el Euclid.

Detalles de la cámara de Xuntian.

Además Xuntian tendrá capacidad espectroscópica y usará más de siete filtros, mientras que Euclid y el WFIRST tendrán cuatro cada uno. Otra diferencia importante es que Xuntian, en este caso al igual que el Hubble, podrá observar en el ultravioleta cercano además del visible, mientras que Euclid y WFIRST estudiarán el visible y el infrarrojo cercano. Este punto es especialmente destacable porque una vez que el Hubble quede fuera de servicio el Xuntian será el único telescopio capaz de ver en esta región del espectro (recordemos que los telescopios terrestres no pueden ver en el ultravioleta por culpa de la atmósfera). Por supuesto, esto será cierto suponiendo que el telescopio ultravioleta ruso WSO-UV (Spektr-UV), con un espejo de 1,7 metros, no consiga alcanzar la órbita.

Rango de longitudes de onda que podrá observar el Xuntian y otros telescopios.

Región del cielo observada por Xuntian.

Aunque vuele independientemente, Xuntian será una parte del proyecto de estación espacial china de gran tamaño o CSS. Esta estación fue bautizada en un concurso público como Tiangong (‘palacio celeste’), pero puesto que este es el mismo nombre que han recibido las dos primeras estaciones chinas, con un diseño radicalmente distinto, es preferible no usarlo para no crear confusión. La futura estación CSS tendrá una masa de 60 toneladas y estará formada por tres módulos principales: el Tianhe (天和, ‘armonía celestial’), que despegará en 2020, y los módulos científicos Wentian (问天, ‘el que investiga los cielos’) y Mengtian (梦天, ‘sueño celeste’). Wentian y Mengtian, de 20 toneladas cada uno, serán lanzados entre 2020 y 2022 (Mengtian fue bautizado originalmente como Xuntian, pero se le cambió después de que este nombre se destinase al telescopio espacial). La estación estará abastecida por naves tripuladas Shenzhou y cargueros Tianzhou.

Elementos de la estación espacial china de 60 toneladas.

Al igual que los tres módulos de la estación espacial, el telescopio Xuntian usará un cohete pesado Larga Marcha CZ-5B para alcanzar la órbita. La misión primaria del Xuntian durará una década y se acoplará cada uno o dos años al puerto trasero del módulo Tianhe usando un sistema andrógino como el empleado por las Shenzhou y Tianzhou. De esta forma se podrá trasvasar combustible desde el Tianhe hacia el telescopio Xuntian para aumentar su vida útil. Los astronautas también podrán sustituir los instrumentos o realizar trabajos de reparación si son necesarios.

Fases de la misión del Xuntian.

El Xuntian acoplado al puerto trasero del módulo Tianhe para operaciones de mantenimiento por parte de los astronautas.

Xuntian llevará a cabo un estudio de gran parte del cielo y para ello es esencial que pueda maniobrar rápidamente además de mantener la misma altura que la órbita de la estación espacial, de ahí la necesidad de trasvasar combustible regularmente. Xuntian llevará seis tanques de combustible con 2.100 kg de capacidad en total. Un telescopio de campo amplio como Xuntian genera una enorme cantidad de datos. Para transmitirlos a tierra se usará la red de satélites geoestacionarios Tianlian (equivalentes a los TDRS estadounidenses), que trabajan en banda Ka.

La cámara del Xuntian y la estación espacial china.

Prestaciones del Xuntian comparado con otros telescopios.

Xuntian estará dedicado a estudiar la materia y energía oscuras, núcleos activos de galaxias (AGN), cúmulos de galaxias, enanas blancas, agujeros negros, estrellas de neutrones, objetos transneptunianos o asteroides cercanos, entre otros muchos objetivos. El contratista principal de Xuntian es CAST (China Academy of Space Technology), mientras que el telescopio propiamente dicho corre a cargo del Instituto de Óptica de Changchun. La cámara es obra del Instituto de Óptica y Electrónica de los Observatorios Astronómicos Nacionales de China, el Instituto de Física Técnica de Shanghái, el Instituto de Óptica y Mecánica de Precisión de Xi’an y el Instituto de Óptica y Tecnología Astronómica de Nanjing.

Módulo de servicio (bus de misión) del Xuntian, con el sistema de acoplamiento en la parte inferior.

Otra vista del telescopio Xuntian.

Para la tecnología aeroespacial china Xuntian supone un salto de gigante, sobre todo si tenemos en cuenta que hace unos pocos años China carecía de satélites científicos dignos de mención. Se trata de un proyecto que, desde el punto de vista tecnológico y económico, hasta hace bien poco solo estaba al alcance de agencias espaciales como la NASA o la ESA.

Fuente:  danielmarin.naukas.com