15 Jul 2022 Los materiales que hicieron posible al telescopio espacial James Webb
El lunes 11 de julio el presidente estadounidense Joe Biden dio a conocer la primera imagen a color de campo profundo capturada por el Telescopio Espacial James Webb.
Inmediatamente la fotografía del cúmulo de galaxias SMACS 0723 dió la vuelta al mundo. Aunque a primera vista el James Webb parece un girasol dorado viajando por el espacio sobre una hoja metálica, son varios los minerales que lo conforman.
La pieza más importante en su diseño es el espejo principal. Para construirlo se recurrió al berilio. Se trata de un material de dimensión estable, rígido y ligero. Con él se construyeron los 18 segmentos del espejo principal, además de los soportes. En total se usaron 705 kilogramos de berilio en la construcción del telescopio espacial.
El berilio fue elegido por sus ventajas sobre otros materiales. Es uno de los metales más ligeros que existen; tiene aproximadamente ⅔ de la densidad del aluminio. Puede soportar grandes esfuerzos sin deformarse; en comparación con el acero es 6 veces más rígido. Por otro lado, su capacidad para mantener su volumen es considerable; su coeficiente de dilatación térmica es de 11.3ºC-1, menor a la del hierro (11.8C-1) o el acero (11.5C-1).
Un detalle que complica la construcción de cualquier aparato con berilio es que es poco común. Le pertenece la posición 51 en la lista de elementos abundantes en la corteza terrestre. Debido a que existe poco, se trata de un material de alto costo. La mina más grande de berilio se encuentra al sur de Salt Lake City, en Utah, Estados Unidos.
Otro metal con el que se construyó el Webb es el aluminio. Para funcionar correctamente el telescopio espacial debe alejarse de la radiación solar. Por eso se recurrió a un material que se usa habitualmente como protección solar para todo tipo de dispositivos aeroespaciales. El aluminio es poco denso, resiste la corrosión, es maleable y también un buen reflector de la radiación térmica. Por todo esto el escudo solar del James Webb está construido con aluminio.
El escudo solar del Webb también incluye silicio en algunas de sus capas. Este material es semiconductor y su conductividad puede controlarse agregando impurezas que se conocen como dopantes, así se forma el silicio dopado, los que se utilizan con más frecuencia son boro, galio, fósforo y arsénico. Su función en el escudo solar es rechazar la radiación ultravioleta proveniente del Sol para evitar daños en el telescopio. El silicio es el segundo elemento más común en nuestro planeta, después del oxígeno; aproximadamente 28% de la corteza terrestre es silicio.
El metal más fácil de identificar en el Telescopio Espacial James Webb es el oro. Su espejo principal tiene una capa delgada de oro, lo que le da una apariencia muy peculiar. En total, los 18 segmentos tienen en total 48.25 gramos de oro. Para visualizar la cantidad de este metal que lleva el Webb en su espejo se puede considerar que un anillo de compromiso promedio tiene 7 gramos de oro, así que los 18 segmentos que forman al espejo de 6.5 metros de diámetro tienen casi la misma cantidad de oro que 7 anillos de compromiso.
El oro cumple una función muy importante en el espejo principal del Webb. Los espejos convencionales tienen una cubierta de aluminio o plata y funcionan bien en el espectro visible pero el James Webb está diseñado para observar el espectro infrarrojo cercano y medio. La luz infrarroja presenta una ventaja importante ya que es capaz de atravesar el polvo y muchos de los objetivos que se observarán están detrás de nubes de polvo. El oro es un metal con gran capacidad reflejante infrarroja (99%), mayor a otros como la plata (95%) o el aluminio (85%).
Con toda esta combinación de metales el Telescopio Espacial James Webb ya está listo para observar al universo. Entre sus objetivos está mirar hacia los rincones más alejados en donde será posible observar cómo era el cosmos poco después de su formación.
También ayudará a conocer mejor la atmósfera de exoplanetas e incluso de otros cuerpos en nuestro propio sistema solar. Las primeras imágenes a color ya circulan por todo el mundo y apenas comienza la era del James Webb, un telescopio que fue posible gracias al conocimiento de los minerales terrestres y sus capacidades.
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Fuente: http://www.fqsaja.com/?p=10088