Los futuros telescopios espaciales podrían estar formados por membranas finas. Algo muy útil porque, a pesar de su utilidad, al no verse obstaculizados por la atmósfera de nuestro planeta, así que pueden capturar imágenes tremendamente detalladas del firmamento… pero están limitados por el tamaño de sus espejos.
Los telescopios espaciales de membranas finas podrían ser enormes
El telescopio James Webb es muy impresionante, no cabe duda. Sin embargo, su espejo principal es de «solo» 6,5 metros de diámetro. A pesar de ello, el espejo tenía componentes plegables, para que pudiese entrar en el espacio dentro del cohete. Por contra, el Telescopio Extremadamente Grande, que está en construcción en el norte de Chile, tendrá un espejo de más de 39 metros de diámetro. Si se pudiese lanzar un espejo así de grande al espacio, la capacidad de ese telescopio espacial sería simplemente increíble.
Ahora, un nuevo estudio investiga de qué manera se podría conseguir, precisamente, ese hito. En el trabajo se explica que, en lo relacionado a espejos de telescopios, lo único que necesitamos es una superficie reflectante. No es necesario que esté recubierta por una capa gruesa de cristal, ni necesita ser una estructura rígida. Solo es necesario que mantenga la forma del espejo contra su propio peso. En cuanto a luz estelar se refiere, lo único importante es la superficie a la que llega. Así que… ¿por qué no usar una fina capa de material reflectante?
No solo eso, podríamos enrollarla y meterla en el vehículo de lanzamiento. De esta manera, por ejemplo, se podría lanzar con facilidad una lámina de aluminio de 40 metros. Naturalmente, las cosas no son tan simples. Sería necesario desenrollar esos telescopios espaciales de membranas finas una vez llegados al espacio. También sería necesario un detector para poder concentrar la imagen. Además, habría que mantener ese detector en la alineación correcta con la lámina que actúa como espejo de ese telescopio espacial hipotético.
No es un diseño tan complicado como pudiéramos pensar
En principio, se podría conseguir con una estructura de soporte fina, que no añadiría un peso excesivo al telescopio. Incluso si suponemos que todos esos problemas de ingeniería se pudiesen resolver, seguiríamos teniendo un problema. Hasta en el vacío del espacio, la forma de un espejo tan fino terminaría deformándose con el paso del tiempo. El gran foco de atención de este estudio es, precisamente, resolver este problema. Una vez lanzado al espacio, y desenrollado, el espejo de membrana no se deformaría de manera significativa.
Pero para poder capturar imágenes nítidas, el espejo debería mantener el enfoque en el espectro visible. Cuando se lanzó el telescopio Hubble, si recordamos, la forma de su espejo estaba deformada en menos del espesor de un cabello humano. Para arreglarlo hubo que instalar lentes correctoras y lanzar una misión del transbordador espacial con ese único cometido. Cualquier deformación en esa escala haría que esos telescopios espaciales de membranas finas fuesen inútiles. Así que los investigadores han recurrido a una técnica bien conocida: la óptica adaptativa.
Se utiliza en grandes telescopios terrestres, como método para corregir la distorsión provocada por la atmósfera de la Tierra. Los actuadores, tras el espejo, distorsionan su forma, en tiempo real, para contrarrestar las turbulencias atmosféricas. En esencia, hace que la forma del espejo sea imperfecta para poder contrarrestar nuestra propia visión imperfecta del firmamento. En un telescopio de membrana fina se podría utilizar algo similar. ¿El inconveniente? Si es necesario lanzar un sistema complejo de actuadores para el espejo, resulta mucho más práctico lanzar, simplemente, un telescopio rígido. Así que… ¿y si se pudiese utilizar, en su lugar, la proyección láser?
Una proyección láser para usar telescopios espaciales de membranas finas
Al utilizar una proyección láser en el espejo, se podría alterar su forma a través del retroceso radiativo. Al ser una membrana final, sería suficiente para crear correcciones ópticas, y podría modificarse en tiempo real para mantener el foco del espejo. Los autores llaman a esta técnica óptica adaptativa radiativa. Por medio de una serie de experimentos de laboratorio, han demostrado que podría funcionar. Hacer esto en el espacio profundo es mucho más complicado que hacerlo en el laboratorio pero el estudio muestra que es una estrategia interesante.
Vale la pena explorar más a fondo si este planteamiento pudiera permitir la construcción de grandes telescopios espaciales. Aunque también es necesario tener presente que no veremos instrumentos así en funcionamiento en los próximos años. Podrían pasar décadas antes de que se lleguen a lanzar telescopios que utilicen esta tecnología. Pero, si en algún momento se convierten en realidad, permitirán observar el firmamento de una manera que, hasta ahora, solo podemos llegar a imaginar. Supondría un salto enorme en el estudio del universo.
Por otro lado, también podemos recordar que hay planes para la construcción de grandes telescopios en la Luna. Iniciativas como el Lunar Crater Radio Telescope buscan construir un gran radiotelescopio en la cara oculta de nuestro satélite. Algo que, hace solo unos años, hubiera resultado inimaginable, pero que la llegada de cohetes reutilizables, y mejor tecnología, está acercando a que se pueda convertir en realidad. El siglo XXI promete ser uno de grandes saltos en la exploración espacial tripulada y, también, en la calidad de nuestros instrumentos…
Estudio
El estudio es S. Rabien, L. Busoni, C. Del Vecchio et al.; «Membrane space telescope: active surface control with radiative adaptive optics». Publicado en la revista Space Telescopes and Instrumentation 2024: Optical, Infrared, and Millimeter Wave el 23 de agosto de 2024. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
