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Por qué el Hubble es diferente a cualquier otro satélite en la historia
En este extracto de su libro Huellas de manos en el Hubble: la historia de la invención de un astronauta , la primera mujer estadounidense en caminar en el espacio cuenta cómo fue ser parte del equipo que diseñó y lanzó el telescopio espacial. 19 de noviembre de 2019
Huellas de manos en la portada del libro del Hubble Prensa del MIT
Se podría decir que crecimos juntos, Hubble y yo. La mayoría de las personas atribuyen el comienzo de Hubble a un reporte escrito en 1946 por el astrónomo de Princeton Lyman Spitzer. Nací en Paterson, Nueva Jersey, el 3 de octubre de 1951. A medida que crecía durante mi infancia y adolescencia, el Hubble languidecía en un estado de desarrollo detenido, mientras que las tecnologías de la nueva era espacial maduraban lo suficiente como para traer la visión de Spitzer al mundo. reino de lo posible. Por una deliciosa coincidencia, los dos comenzamos el tramo final de nuestros viajes al espacio casi al mismo tiempo, con mi selección de astronauta y la aprobación del Congreso del Hubble en 1978.
Hubble es una increíble pieza de ingeniería. Lo que hace que el Hubble sea radicalmente diferente de cualquier cosa construida antes o después es que fue diseñado para ser mantenido por dos personas en voluminosos trajes espaciales mientras orbita a cientos de millas sobre la Tierra. Eso es como trabajar en su automóvil mientras usa un traje inflable de luchador de sumo y guantes de boxeo, con el toque adicional de que sus herramientas flotan si las suelta.
Los principios para el diseño sostenible son simples y familiares para cualquiera que haya hecho la más mínima reparación en el hogar o el automóvil: las cosas son más fáciles de reparar cuando el diseño de las piezas es simple y ordenado, no es necesario alterar las unidades sanas para obtener en la unidad defectuosa, los sujetadores y conectores están estandarizados y se necesitan pocas herramientas únicas. ¿Cómo un grupo de personas que nunca habían estado en órbita o que nunca habían usado un traje espacial descubrieron qué significaba mantenible en un entorno de microgravedad y luego incorporaron todo eso en el diseño del telescopio?
Dos innovaciones brindan buenos ejemplos del trabajo inventivo y exigente realizado durante las primeras etapas del diseño del Hubble. La dificultad de dar servicio al Hubble hizo que la simplificación de las interfaces de las herramientas fuera más eficiente y la reducción de los gastos generales asociados con la preparación para el trabajo.
El diseñador Henry Ford (sin relación con la familia automotriz) decidió abordar el primero de ellos limitando la variedad de sujetadores utilizados en el telescopio. Partió en busca del perno más pequeño posible que tuviera la alta resistencia a la tracción necesaria y un par de arranque razonable. En lenguaje sencillo, eso significa un perno lo suficientemente fuerte como para resistir lo que supuso que serían las fuerzas durante el lanzamiento de un transbordador (el transbordador todavía estaba en los tableros de dibujo, por lo que no había datos firmes), pero no demasiado difícil de aflojar con una llave inglesa. . Al decidirse por un perno particular de alta resistencia con una cabeza hexagonal de 7/16 de pulgada de doble altura, Ford comenzó su búsqueda con el equipo de instalación de componentes electrónicos. El trabajo de este equipo siempre había sido asegurarse de que ninguna caja electrónica se soltara de sus soportes; Quitar pernos en órbita nunca se les había ocurrido. Después de varias rondas de discusión y análisis, acordaron usar el cerrojo elegido en todas sus unidades. A continuación, Ford se dirigió al equipo de mecanismos, responsable de cosas como los paneles solares y las bisagras y pestillos de la antena, y finalmente al equipo de instrumentos científicos. Cuando terminó, había recopilado los datos de ingeniería necesarios para demostrar que el perno era adecuado para cada aplicación y tenía el compromiso de usarlo por parte del ingeniero principal de cada sistema. Más tarde, la NASA haría de este el perno estándar en el transbordador y la estación espacial para cualquier cosa que pudiera repararse en una caminata espacial o EVA [actividad extravehicular].
El invento de Tom Fisher apuntaba a la época de la preparación del lugar de trabajo. Conocía los 38 sitios de trabajo de EVA en el telescopio mejor que nadie, ya que había hecho a mano los dibujos de ingeniería precisos y detallados de cada ubicación y las posiciones del cuerpo que permitirían a los astronautas adecuados alcanzar y operar todos los accesorios de mantenimiento. Fisher vio la necesidad de una plataforma de trabajo EVA portátil, conocida como reposapiés, que fuera más versátil que la simple que la NASA imaginó usar.
Un reposapiés portátil es para los astronautas lo que la gravedad es para la mecánica terrestre: lo que les permite anclar sus pies para que puedan hacer palanca o aplicar fuerza a sus herramientas. Intente girar un perno en la microgravedad del espacio sin un reposapiés y descubrirá que, en su lugar, gira su cuerpo que flota libremente. Los primeros reposapiés eran básicamente placas sobre postes. Fueron diseñados para sobresalir directamente de la estructura a la que estaban unidos. El reposapiés solo podía inclinarse en un eje y no podía ajustarse mientras estaba en uso. A Fisher se le ocurrió la idea de agregar pedales al reposapiés para que los astronautas pudieran girar sus cuerpos con el toque de una bota. Refinaríamos el concepto inicial de Fisher a través de una sucesión de pruebas de flotabilidad neutra a partir de 1985, produciendo finalmente un dispositivo muy versátil que voló en todas las misiones del Hubble y ahora se usa a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Durante los primeros dos minutos y 15 segundos, el viaje fue turbulento y ruidoso, como estar en una combinación salvaje de terremoto, concierto de rock y avión de combate. Las vibraciones eran casi como un traqueteo de huesos; el empuje empujando hacia arriba a través de mi espalda fuerte y constante. Sentí que el empuje disminuía, escuché a Charlie informar que los cohetes sólidos se estaban quemando como se esperaba, y luego escuché el golpear que anunciaron que habían sido desechados. Ahora el viaje parecía tranquilo y tan suave como un tren eléctrico. Cuando los motores se apagaron seis minutos más tarde, la ligereza de mis miembros y las listas de verificación que flotaban al final de sus cuerdas confirmaron que estaba de vuelta en órbita. Me sentí instantáneamente como en casa.
La ligereza de mis extremidades y las listas de verificación que flotaban al final de sus cuerdas confirmaron que estaba de vuelta en órbita. Estaba de vuelta en órbita. Me sentí instantáneamente como en casa.
Terminamos nuestro primer día en órbita muy animados. El brazo robótico funcionaba bien, el telescopio no mostraba signos de daño por las duras fuerzas del lanzamiento y nuestros trajes espaciales funcionaban perfectamente.
El día de implementación de Hubble para nosotros comenzó con una melodía de despertador completamente olvidable y las tareas rutinarias del comienzo del día: vestirse, tomar un bocado de desayuno, revisar el paquete de mensajes de la mañana, actualizar los datos de navegación del transbordador y asegurarse de que todos nuestros los experimentos de middeck se estaban ejecutando correctamente. El plan de despliegue cuidadosamente diseñado comenzó a desmoronarse tan pronto como Steve comenzó a sacar el telescopio de la bahía de carga. El plan de juego para desplegar los apéndices del telescopio, como se llamaban los paneles solares y las antenas, comenzó a desmoronarse a continuación. Casi cada paso en este plan reveló que el equipo de control de tierra en el Centro de Control de Operaciones del Telescopio Espacial no había apreciado completamente la complejidad de los sistemas del Hubble y estaba luchando para lidiar con el ritmo y el estrés de las operaciones de vuelos espaciales del mundo real.
Nuestras grandes esperanzas de una primera imagen espectacular del Hubble se derrumbaron en la Tierra unas semanas más tarde, cuando el mundo se enteró de que el telescopio espacial multimillonario que acabábamos de poner en órbita tenía una visión borrosa. Charlie y Steve pasaron largas semanas preocupándose de que pudieran haber causado esto al golpear el telescopio mientras lo sacaban con cuidado de la bodega de carga del transbordador. Deben haber sido las únicas dos personas en la Tierra que se sintieron aliviadas al saber que el espejo primario de 96 pulgadas de diámetro del Hubble tenía la forma incorrecta. Era demasiado plano en el perímetro por 0,0001 pulgadas, que es aproximadamente 1/25 del diámetro de un cabello humano o 1/40 del grosor de la página típica de un libro de tapa dura.
Esta fue una noticia increíble, un error impensable. Un maremoto de conmoción y angustia se apoderó de la NASA y la comunidad científica del Hubble. El Congreso y los medios estallaron en indignación. El dolor estaba escrito claramente en los rostros cenicientos de los funcionarios de la NASA que dieron la noticia al público.
Deben haber sido las únicas dos personas en la Tierra que se sintieron aliviadas al saber que el espejo primario de 96 pulgadas de diámetro del Hubble tenía la forma incorrecta.
Lanzar la primera misión de mantenimiento dos o tres años después del despliegue había sido el plan durante mucho tiempo, pero nadie había imaginado que la vida de la misión del Hubble estaría en juego la primera vez.
Como suele ser el caso, el truco para encontrar una solución fue reformular el problema. ¿El espejo en sí realmente necesitaba ser reparado? Supongamos, en cambio, que el verdadero desafío fuera corregir la luz que reflejaba en los instrumentos. Una circunstancia feliz, la pequeña y solitaria buena noticia en un fiasco verdaderamente horrible, sugirió que esto podría ser posible. De hecho, la forma del espejo estaba mal, pero estaba precisamente mal. Esto significaba que los ingenieros podían calcular con mucha precisión la diferencia entre su forma real y la forma que se suponía que tenía que ser. Esta información podría usarse para calcular la corrección que restauraría la visión del telescopio, de la misma manera que un optometrista determina la forma de los lentes recetados necesarios para un par de anteojos.
Para octubre, el equipo tenía en la mano los lineamientos de un plan de recuperación. Uno de los cuatro grandes instrumentos científicos en el extremo de popa del Hubble sería reemplazado por una caja idéntica que contiene la óptica correctiva: pequeños espejos en el caso del Hubble, en lugar de lentes. Estos espejos proporcionarían luz enfocada adecuadamente a los sensores de guía del telescopio y a los tres instrumentos restantes. Se incorporarían espejos similares en la unidad de reemplazo del principal instrumento de imagen del Hubble, la cámara planetaria/de campo ancho, que ya estaba en construcción.
Otras cuatro tripulaciones del transbordador visitarían el Hubble durante los próximos 16 años. Cada misión de servicio mejoró los métodos existentes e inventó nuevos dispositivos para hacer frente a reparaciones cada vez más complejas, pero todas dependían en gran medida de las herramientas y equipos producidos por el equipo original. Para la cuarta misión, los equipos de reparación del Hubble estaban haciendo cosas que nunca hubiéramos contemplado en 1990, como quitar la tapa de un delicado instrumento científico montado a unos pocos pies debajo del espejo principal para cambiar las placas de circuitos individuales.
Mientras realizaban sus tareas vitales, los astronautas que realizaban caminatas espaciales y mantenían el telescopio dejaron sus huellas en la piel exterior.
En el transcurso de las cinco misiones de mantenimiento, 16 caminantes espaciales pasarían un total de 165,8 horas, solo seis minutos antes de los siete días completos, montando el brazo robótico del transbordador o trepando alrededor del telescopio. Gracias a estas misiones, el telescopio actual es un instrumento mucho mejor que el que desplegamos por primera vez el 25 de abril de 1990. Su confiabilidad, almacenamiento de datos y tasas de transmisión de datos aumentaron a medida que las tripulaciones de los transbordadores espaciales reemplazaron la electrónica original de la década de 1970 con dispositivos de estado. Componentes de estado sólido de última generación.
Un aumento triple en la sensibilidad le permite ver más profundamente en el universo. Las cámaras del Hubble son 100 veces mejores hoy que al principio, y sus espectrógrafos son 10 veces mejores. Todos estos avances permitieron al Hubble medir la tasa de expansión del universo, conocida como la constante de Hubble, con una precisión casi cinco veces mayor que el objetivo de diseño previo al vuelo, y ser reconocido como el observatorio más productivo jamás construido.
Esencialmente, todo lo que queda del Hubble que llevamos en el aire en 1990 son los dos espejos y la estructura de medición que los sostiene, los pasamanos y los reposapiés amarillos de EVA, y la cubierta exterior plateada brillante que hace que esta magnífica máquina voladora sea tan fácil de detectar cuando pasa por encima en el crepúsculo. Esa piel plateada brilla mucho menos que el día que vi el Hubble por primera vez en abril de 1985. Gran parte de la descomposición se debe simplemente al duro entorno del espacio. Todos los satélites son bombardeados constantemente por micrometeoroides, fragmentos de desechos espaciales, radiación intensa y partículas cargadas en el viento solar. Hubble es el único entre los satélites que se ve afectado por otra fuerza climática: el contacto humano. Mientras realizaban sus tareas vitales, los astronautas que realizaban caminatas espaciales y mantenían el telescopio dejaron sus huellas en la piel exterior.
Estas huellas de manos visibles son como la punta de un iceberg, pistas dramáticas de una masa más grande que está fuera de la vista. Para mí, simbolizan las innumerables manos terrestres que diseñaron la capacidad de mantenimiento del telescopio, construyeron las herramientas y el equipo necesarios para hacer realidad el servicio en órbita, entrenaron a las tripulaciones de vuelo y trabajaron en cada misión tan incansablemente como los propios astronautas. Cada una de estas personas anónimas puede afirmar con razón que también dejó huellas de manos en el Hubble.
Kathryn D. Sullivan es astronauta de la NASA (retirada), ex subsecretaria de Comercio para los Océanos y la Atmósfera de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) y miembro del Salón de la Fama de los Astronautas. Este ensayo es una adaptación y un extracto de su libro, Huellas de manos en el Hubble: la historia de la invención de un astronauta , que se publica el 19 de noviembre de 2019 por MIT Press.