Por qué ser golpeado por el polvo espacial es un aspecto inevitable de los viajes espaciales

El 8 de junio, la NASA reveló que su nuevo y poderoso observatorio espacial, el Telescopio Espacial James Webb, ahora luce un pequeño hoyuelo en uno de sus espejos principales después de ser arrojado por un micrometeoroide más grande de lo esperado en el espacio profundo. La noticia fue un poco impactante ya que el impacto ocurrió solo cinco meses después de la tenencia espacial del telescopio, pero tales ataques son simplemente un aspecto inevitable de los viajes espaciales, y ciertamente hay más golpes en camino.

A pesar de lo que su nombre implica, el espacio no está precisamente vacío. Dentro de nuestro Sistema Solar, diminutos fragmentos de polvo espacial se desplazan a través de las regiones entre nuestros planetas a velocidades increíbles que pueden alcanzar decenas de miles de millas por hora. Estos micrometeoroides, no más grandes que un grano de arena, suelen ser pequeños fragmentos de asteroides o cometas que se han separado y ahora orbitan alrededor del Sol. Y están por todas partes. Una estimación aproximada de pequeños meteoroides en el Sistema Solar interior sitúa su masa total combinada en alrededor de 55 billones de toneladas (si se combinaran todos en una roca, sería del tamaño de una pequeña isla).

Eso significa que si envía una nave espacial al espacio profundo, su hardware seguramente será golpeado por uno de estos pequeños fragmentos de roca espacial en algún momento. Sabiendo esto, los ingenieros de naves espaciales construirán sus vehículos con ciertas protecciones para protegerse contra los impactos de micrometeoritos. A menudo incorporarán algo llamado protección Whipple, una barrera especial de múltiples capas. Si el escudo es golpeado por un micrometeoroide, la partícula atravesará la primera capa y se fragmentará aún más, por lo que la segunda capa será golpeada por partículas aún más pequeñas. Dicho blindaje se usa generalmente alrededor de los componentes sensibles de las naves espaciales para una protección adicional.

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Pero con el telescopio espacial James Webb de la NASA, o JWST, es más complicado. Los espejos recubiertos de oro del telescopio deben estar expuestos al entorno espacial para recoger adecuadamente la luz del Universo distante. Y si bien estos espejos fueron construidos para soportar algunos impactos, son más o menos presa fácil para impactos de micrometeoritos más grandes, como el que golpeó al JWST en mayo. Aunque el micrometeoroide aún era más pequeño que un grano de arena, era más grande de lo que anticipó la NASA, lo suficiente como para dañar uno de los espejos.

Los operadores de naves espaciales modelan la población de micrometeoritos en el espacio para comprender mejor la frecuencia con la que una nave espacial puede ser golpeada en cualquier parte del Sistema Solar, y el tamaño de las partículas que podrían estar golpeando su hardware. Pero incluso entonces, no es un sistema infalible. “Todo es probabilidad”, dice David Malaspina, astrofísico de la Universidad de Colorado que se centra en los impactos del polvo cósmico en las naves espaciales. el borde. “Solo puedes decir: ‘Tengo esta posibilidad de ser golpeado por una partícula de este tamaño’. Pero ya sea que lo hagas o no, eso depende del azar”.


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Ejemplos de diferentes tipos de blindaje Whipple
Imagen: NASA

Los micrometeoroides tienen una amplia gama de historias de origen. Pueden ser los productos sobrantes de colisiones de alta velocidad en el espacio, que pulverizan las rocas espaciales en pedazos minúsculos. Los asteroides y los cometas también son bombardeados con el tiempo por partículas espaciales y fotones del Sol, lo que hace que se rompan pequeños fragmentos. Un asteroide también puede acercarse demasiado a un planeta grande como Júpiter, donde la fuerte atracción gravitacional arranca pedazos de roca. O un objeto puede acercarse demasiado al Sol y calentarse demasiado, lo que hace que la roca se expanda y se rompa en pedazos. Incluso hay micrometeoroides interestelares que están pasando por nuestro Sistema Solar desde vecindarios cósmicos más distantes.

La rapidez con que se mueven estas partículas depende de la región del espacio en la que se encuentren y la ruta que tomen alrededor de nuestra estrella, con un promedio de 45 000 millas por hora, o 20 kilómetros por segundo. Si chocarán o no con su nave espacial también depende de dónde vive su vehículo en el espacio y qué tan rápido se mueve. Por ejemplo, la sonda solar Parker de la NASA es el objeto hecho por humanos más cercano al Sol en este momento, moviéndose a una velocidad máxima de más de 400,000 millas por hora. “Se reduce a la línea de 4 yardas, en comparación con la Tierra en una zona de anotación”, dice Malaspina, que se ha centrado en estudiar los impactos de micrometeoritos en Parker Solar Probe. También se está moviendo a través de la parte más densa de una región llamada nube zodiacal, un disco grueso de partículas espaciales que impregna nuestro Sistema Solar. Por lo tanto, Parker Solar Probe recibe chorro de arena con más frecuencia que JWST, y golpea estas partículas a velocidades increíblemente altas que las que alcanzaría el telescopio.

Parker Solar Probe nos está dando una mejor comprensión de los micrometeoroides alrededor del Sol, pero también tenemos una comprensión bastante buena de la población alrededor de la Tierra. Cada vez que un micrometeoroide golpea la atmósfera superior alrededor de nuestro planeta, se quema y crea humo meteórico, partículas finas de humo que se pueden medir. La cantidad de este humo puede decirnos cuánto polvo golpea la Tierra con el tiempo. Además, ha habido experimentos en la Estación Espacial Internacional, donde los materiales se han montado en el exterior del laboratorio en órbita para ver con qué frecuencia son bombardeados.

Una representación artística de la sonda solar Parker de la NASA
Imagen: NASA

Si bien JWST vive aproximadamente a 1 millón de millas de la Tierra, todavía está relativamente cerca. Los científicos también tienen una idea de lo que hay ahí fuera basándose en otras misiones enviadas a una órbita similar a la del JWST. Y la mayoría de las cosas que golpean el telescopio no son tan importantes. “Las naves espaciales son golpeadas por los pequeños todo el tiempo”, dice Malaspina. “Por poco, me refiero a fracciones de un micrón, mucho, mucho, mucho más pequeño que un cabello humano. Y en su mayor parte, las naves espaciales ni siquiera las notan”. De hecho, JWST ya fue golpeado por micrometeoroides pequeños cuatro veces antes de ser golpeado por el micrometeoroide más grande en mayo.

La NASA modeló el entorno de los micrometeoritos antes del lanzamiento del JWST, pero a la luz del impacto reciente, la agencia convocó a un nuevo equipo para refinar sus modelos y predecir mejor lo que podría sucederle al telescopio después de futuros impactos. El modelo actual de micrometeoritos intentará predecir cosas como cómo se propagan los desechos a través de una órbita si un asteroide o un cometa se rompe. Ese tipo de escombros es más dinámico, dice Malaspina, por lo que es más difícil de predecir.

Sin embargo, al final del día, la predicción simplemente le dará más conocimiento sobre cuando una gran mota de polvo podría golpear una nave espacial. Los impactos únicos como este son simplemente inevitables. JWST continuará siendo atacado con el tiempo, pero fue una eventualidad para la que la NASA siempre estuvo preparada. “Solo tienes que vivir con la probabilidad de que eventualmente te golpee alguna partícula de polvo de tamaño, y simplemente haces lo mejor que puedes con la ingeniería”, dice Malaspina.

California Corresponsal

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