lunes, 11 de octubre de 2010

El chasis del telescopio James Webb supera pruebas de resistencia sin precedentes

Ingenieros de la NASA han creado una estructura única denominada ISIM que ha superado con éxito la exposición a temperaturas criogénicas extremas, lo que demuestra que se mantiene estable al ser expuesta al ambiente hostil del espacio. El material que compone la estructura, así como las técnicas de unión para unir sus cerca de 900 componentes estructurales, es completamente innovador. El ISIM, o Estructura del Módulo de Vuelo del Instrumento Integrado de Ciencia, servirá como corazón estructural del futuro Telescopio Espacial James Webb. El ISIM es una gran estructura compuesta de un material ligero que nunca se ha utilizado antes para apoyar al funcionamiento eficiente de la óptica de alta precisión en las temperaturas de frío extremo en las que trabajará el observatorio, evitando cualquier variación en el apuntamiento del telescopio atribuible a la variación de temperaturas.

Imagina un lugar más frío que Plutón, donde el caucho se comporta como el vidrio y la mayoría de los gases son líquidos. El lugar se llama punto de Lagrange y está a casi un millón de kilómetros de la Tierra, donde el telescopio Webb orbitará. En este punto en el espacio, el telescopio Webb podrá observar todo el cielo permaneciendo siempre a la sombra gracias a su parasol, del tamaño de una cancha de tenis.

Los componentes del James Webb tendrán que sobrevivir a temperaturas que caen hasta 210 grados bajo cero, y es en este entorno en el que la estructura ISIM ha cumplido con sus requisitos de diseño durante las pruebas recientes. "Es la primera estructura espacial que ha sido sometida a un entorno tan severo", dijo Jim Poncio, ingeniero mecánico en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

La aprobación de dichas pruebas representa muchos años de desarrollo, diseño, análisis, fabricación y pruebas para la gestión de la distorsión estructural-térmica.

La estructura ISIM es única. Cuando esté totalmente integrada, los cerca de 2,2 metros de dimensión pesarán más de 900 kilogramos y tendrán que resistir más de seis veces y media la fuerza de gravedad. Los ingenieros de Goddard tuvieron que crear la estructura sin ningún tipo de directrices anteriores.

El equipo descubrió que, mediante la combinación de dos materiales compuestos de fibra, se obtendría una resina ideal para la fabricación de una estructura de tubos curadrados de 75 mm de diámetro. Esto fue confirmado a través de modelos matemáticos computacionales y pruebas rigurosas. El sistema combina dos materiales compuestos existentes en la actualidad -T300 y M55J- para crear un laminado compuesto único.

Para montar la estructura ISIM, el equipo encontró que podría unir la piezas utilizando una combinación de accesorios de aleación de níquel-hierro, pinzas y placas adhesivas compuestas, sin problemas para la distribución de las cargas de lanzamiento mientras mantiene todos los instrumentos en los lugares precisos, un desafío de ingeniería difícil porque los diferentes materiales reaccionan de manera diferente a los cambios de temperatura.

Los accesorios de metal también son únicos. Son tan pesados como el acero y débiles como el aluminio, pero ofrecen características de dilatación muy bajo, lo que permitió que el equipo uniera toda la estructura con un sistema adhesivo especial.