Els miralls del telescopi James Webb

La sensibilitat d'un telescopi, o quant de detall pot veure, està directament relacionada amb la mida de l'àrea del mirall que recull la llum dels objectes que s'observen. El mirall primari de James Webb fa 6,5 metres d'amplada; un mirall d'aquesta mida mai no havia estat llançat a l'espai. 

Clic per engrandir. El mirall primari del telescopi espacial James Webb al Centre Goddard de la
NASA. El mirall secundari és el mirall rodó situat al final dels llargs braços, que es pleguen en la
configuració de llançament. Els miralls de Webb estan coberts d'una fina capa d'or microscòpica,
que els optimitza per reflectir la llum infraroja, que és la longitud d'ona primària de la llum que
aquest telescopi observarà. Foto: NASA/Chris Gunn

Visió general

Un dels objectius científics del Telescopi Espacial James Webb és mirar cap enrere a través del temps quan les galàxies eren joves. Webb farà això observant galàxies que estan molt distants, a més de 13 mil milions danys llum de distància de nosaltres. Per veure objectes tan distants i febles, Webb necessita un gran mirall. La sensibilitat d'un telescopi, o quant detall pot veure, està directament relacionada amb la mida de l'àrea del mirall que recull la llum dels objectes que s'observen. Una àrea més gran recull més llum, igual que una galleda més gran recull més aigua en una pluja que una de petita. 

Desafiaments de l'enginyeria

Els científics i enginyers del Telescopi Webb van determinar que un mirall primari de 6,5 metres de diàmetre era el que calia per mesurar la llum d'aquestes galàxies distants. Construir un mirall d'aquesta mida és tot un repte, fins i tot per al seu ús a terra. Un mirall d'aquesta mida mai no havia estat llançat a l'espai!

Clic per engrandir. Comparativa de la mida dels miralls primaris del Hubble (esquerra) i
del James Webb (dreta). Crèdit: NASA

Si el mirall de 2,4 metres del Telescopi Espacial Hubble s'escalés per ser prou gran per al Webb, seria massa pesat per llançar-se a l'òrbita. L'equip de Webb va haver de trobar noves maneres de construir el mirall perquè fos prou lleuger -només una dècima part de la massa del mirall del Hubble per unitat d'àrea- però molt fort.

L'equip del Telescopi Webb va decidir fer els segments del mirall a partir de beril·li, que és alhora fort i lleuger. Cada segment pesa aproximadament 20 quilograms.

Miralls plegables

L'equip del Telescopi Webb també va decidir construir el mirall en segments sobre una estructura que es plega, com les fulles d'una taula extensible, perquè pugui cabre en un coet. El mirall es desplegaria després del llançament. Cadascun dels 18 segments de mirall en forma hexagonal té 1,32 metres de diàmetre, de punta a punta. (El mirall secundari de Webb té 0,74 metres de diàmetre.)

Clic per engrandir. El telescopi espacial James Webb es mostra amb una de les dues "ales" plegades. Cada ala sosté tres dels seus segments de mirall primari. Quan Webb es llanci, les dues ales s'estibaran en aquesta posició, cosa que permet que el mirall pugui encaixar al vehicle de llançament. Més informació sobre la configuració de llançament de Webb. Crèdit: NASA/Chris Gunn

Per què hexagonal?

La forma hexagonal permet un mirall aproximadament circular, segmentat amb "alt factor d'ompliment i simetria de sis vegades." Alt factor d'ompliment vol dir que els segments encaixen entre si sense buits. Si els segments fossin circulars, hi hauria forats entre ells. La simetria és bona perquè només calen 3 prescripcions òptiques diferents per a 18 segments, 6 de cadascun (vegeu el diagrama més avall). Finalment, es vol una forma de mirall general aproximadament circular perquè enfoca la llum a la regió més compacta dels detectors. Un mirall oval, per exemple, donaria imatges allargades en una direcció. Un mirall quadrat enviaria molta llum fora de la regió central.

Clic per engrandir. Els diferents colors denoten cada una de les tres diferents prescripcions
òptiques per al mirall de Webb.

 

Clic per engrandir. Cadascun dels miralls de Webb té una designació individual. A, B o C denota quina de
les tres prescripcions de mirall és un segment. Les fotos petites mostren la versió de cada mirall del telescopi.

Aconseguir un únic enfocament perfecte; Actuadors 

Un cop a l'espai, aconseguir que aquests miralls s'enfoquin correctament en galàxies llunyanes és un altre desafiament. Els actuadors, o petits motors mecànics, proporcionen la resposta per aconseguir un únic enfocament perfecte. Els segments del mirall primari i el mirall secundari són moguts per sis actuadors que s'uneixen a la part posterior de cada peça del mirall. Els segments del mirall primari també tenen un actuador addicional al centre que ajusta la seva curvatura. El mirall terciari del telescopi roman estacionari.

Lee Feinberg, gerent d'elements del telescopi òptic Webb de la NASA a Goddard, explica: "Alinear els segments del mirall primari com si fossin un sol mirall gran significa que cada mirall està alineat a 1/10.000 del gruix d'un cabell humà. és encara més sorprenent és que els enginyers i científics que treballen al telescopi Webb literalment van haver d'inventar com fer això".

Clic per engrandir. (Dalt i abaix), aquests diagrames mostren la part posterior dels miralls i els
actuadors. Crèdit: ASU/NASA, infografia en català: Sci-Bit

 

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Vegeu els actuadors que estan
connectats a la part posterior d'un mirall telescòpic en aquest vídeo "Darrere del Webb".

Desafiament per l'enginyeria: Mantenir freds els miralls de Webb

Un altre desafiament és mantenir el miralls del Webb freds. Per veure les primeres estrelles i galàxies a l'Univers primerenc, els astrònoms han d'observar la llum infraroja emesa per ells, i utilitzar un telescopi i instruments optimitzats per a aquesta llum. Com que els objectes càlids emeten llum infraroja, o calor, si el mirall de Webb tingués la mateixa temperatura que el telescopi espacial Hubble, la tènue llum infraroja de galàxies distants es perdria a la resplendor infraroja del mirall. Per tant, Webb necessita estar molt fred ("criogènic"), amb els seus miralls al voltant de -220 graus C. El mirall en conjunt ha de ser capaç de suportar temperatures molt fredes, així com mantenir la seva forma. 

Per mantenir el Webb fred, ha estat enviat a l'espai profund, lluny de la Terra. Els protectors solars cobriran els miralls i instruments de la calor del Sol, així com els mantindrà separats del càlid suport de la nau espacial. 

Quin tipus de telescopi és el Webb?

Webb és el que es coneix com un telescopi anastigmàtic de tres miralls. En aquesta configuració, el mirall primari és còncau, el secundari és convex i funciona lleugerament fora de l'eix. El terciari elimina l'astigmatisme resultant i també aplana el pla focal. Això també permet un camp de visió més ampli.  

Aquesta animació mostra com la llum viatja a través del telescopi.

Miralls de Recerca i Innovació.

La NASA es va proposar investigar noves maneres de construir miralls per a telescopis. El programa Advanced Mirror System Demonstrator (AMSD) va ser una associació de quatre anys entre la NASA, l'Oficina Nacional de Reconeixement i la Força Aèria dels Estats Units per estudiar maneres de construir miralls lleugers. Sobre la base dels estudis de ASMD, es van construir dos miralls de prova i es van provar completament. Un va ser fet de beril·li per Ball Aerospace; l'altre va ser construït per Kodak (anteriorment ITT, ara la Corporació Harris) i va ser fet d'un tipus especial de vidre. 

Es va triar un equip d'experts per provar tots dos miralls, per determinar què tan bé funcionaven, quant costaven i com de fàcil (o difícil) seria construir un mirall de mida completa de 6,5 metres. Els experts van recomanar que se seleccionés el mirall de beril·li per al telescopi espacial James Webb, per diverses raons, una de les quals és que el beril·li manté la seva forma a temperatures criogèniques. Basat en la recomanació de l'equip d'experts, Northrop Grumman (la companyia que estàva liderant l'esforç per construir Webb) va seleccionar un mirall de beril·li, i la gerència del projecte a NASA Goddard va aprovar aquesta decisió.

Per què el beril·li?

El beril·li és un metall lleuger (símbol atòmic: Be) que té moltes característiques que el fan desitjable per al mirall primari de Webb. En particular, el beril·li és molt fort pel seu pes i és bo per mantenir la seva forma a través d'un rang de temperatures. El beril·li és un bon conductor d'electricitat i calor, i no és magnètic.

Com que és lleuger i fort, el beril·li s'utilitza sovint per construir peces per a avions supersònics (més ràpids que la velocitat del so) i el transbordador espacial. També s'utilitza en aplicacions més realistes com a ressorts i eines. Cal tenir especial cura quan es treballa amb beril·li, perquè no és saludable respirar o empassar pols de beril·li.

Com i a on es van fer els miralls de beril·li

Els 18 miralls de beril·li lleugers especials del Telescopi Espacial James Webb van haver de fer 14 parades a 11 llocs diferents al voltant dels EUA per completar la seva fabricació. Van arribar a la vida a les mines de beril·li a Utah, i després es van traslladar a través del país per al processament i polit. De fet, els miralls van fer parades en vuit estats al llarg del camí, visitant alguns estats més d'una vegada, abans de viatjar a Amèrica del Sud per a l'enlairament i el començament del viatge final a l'espai. Explora un mapa interactiu que mostra el viatge dels miralls.

Un tros de beril·li.

El beril·li per fer el mirall de Webb va ser extret a Utah i purificat a Brush Wellman a Ohio. El tipus particular de beril·li utilitzat en els miralls Webb es diu O-30 i és una pols fina. La pols es va col·locar en un recipient d'acer inoxidable i es va agafar en forma plana. Quan es va retirar el recipient d'acer, el tros resultant de beril·li es va tallar per la meitat per fer dos espais en blanc de mirall d'aproximadament 1,3 metres d'amplada. Cada mirall en blanc es va utilitzar per fer un segment de mirall; el mirall complet està fet de 18 segments hexagonals. 

Clic per engrandir. L'equip de Brush Wellman i els miralls en blanc.

Quan els miralls van passar la inspecció, van ser enviats a Axsys Technologies a Cullman, Alabama. Els dos primers miralls en blanc es van completar el març del 2004.

 Clic per engrandir. El frontal d´un mirall sense polir en blanc.

Axsys Technologies va donar forma als espais en blanc del mirall en la forma final. El procés de conformació del mirall comença amb el tall de la major part de la part posterior del mirall de beril·li en blanc, deixant només una prima estructura de "costella". Les costelles són de només 1 mil·límetre de gruix. Tot i que la major part del metall ha desaparegut, les costelles són suficients per mantenir la forma del segment estable. Això fa que cada segment sigui molt lleuger. Un segment de mirall de beril·li és de 20 quilograms de massa. (Un conjunt de segment de mirall primari complet que inclou el seu actuador és d'aproximadament 40 kg.)

Clic per engrandir. A la foto es mostra la part posterior del mirall en blanc, que està tallada en
aquest patró per fer que el segment del mirall sigui lleuger, però mantenint-ne la integritat.
Crèdit de la imatge: Axsys Technologies

 

Aquesta pel·lícula ens mostra com es fabriquen els miralls a Brush Wellman i se'ls dóna forma a Axsys.

Poliment dels miralls

Quan Axsys va donar forma als segments del mirall, els va enviar a Richmond, CA, on SSG/Tinsley els va polir. 

 

SSG/Tinsley va començar per rectificar la superfície de cada mirall fins a acostar-se a la forma final. Un cop fet això, els miralls es van allisar i van polir amb cura. El procés d'allisat i poliment es va repetir fins que cada segment de mirall va quedar gairebé perfecte. En aquest moment, els segments van viatjar al Centre de Vol Espacial Marshall de la NASA a Huntsville (MSFC), Alabama, per fer proves criogèniques.

Clic per engrandir. Un mirall d'unitat de disseny d'enginyeria polit a SSG/Tinsley.

 

Donat que molts materials canvien de forma quan canvien de temperatura, un equip de proves de Ball Aerospace va col·laborar amb els enginyers de la NASA a la Instal·lació Criogènica i de Raigs X de Marshall (XRCF) per refredar els segments del mirall fins a la temperatura que experimentarà Webb a l'espai profund, -240 graus Celsius.

Les proves criogèniques dels segments del mirall primari van començar al XRCF de Marshall per part de Ball Aerospace el 2009.

Clic per engrandir. Els miralls polits del Webb es proven a temperatures criogèniques en la
instal·lació de NASA l Centre Marshall.

 

Clic per engrandir. Vegeu més imatges de les proves criogèniques fent un clic aquí.

El canvi en la forma dels segments del mirall a causa de l'exposició a aquestes temperatures criogèniques va ser enregistrat per Ball Aerospace Engineers mitjançant un interferòmetre làser. Aquesta informació, juntament amb els miralls, va viatjar de tornada a Califòrnia per al polit final de la superfície a Tinsley. El polit final dels miralls es va completar el juny del 2011.

Aquest breu vídeo mostra part del procés de polit del mirall.

 

Pots triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Descobriu com es poleixen els
segments dels miralls en aquest vídeo podcast "Behind the Webb".

Recobriment d'or

Quan s'ha corregit la forma final d'un segment de mirall per eliminar els efectes de la imatge deguts a les temperatures baixes, i s'ha completat el poliment, s'aplica una fina capa d'or. L'or millora la reflexió de la llum infraroja al mirall. 

Alguns detalls tècnics: Com s'aplica l'or als miralls? La resposta és la deposició de vapor al buit. Quantum Coating Incorporated va realitzar els revestiments dels miralls del nostre telescopi. Bàsicament, els miralls s'introdueixen en una cambra de buit i es vaporitza una petita quantitat d'or que es diposita al mirall. Les zones que no volem recobrir (com la part del darrere i tots els mecanismes i altres) s'emmascaren. El grossor típic de l'or és de 1000 àngstrom (100 nanòmetres). Es diposita una fina capa de SiO2 amorf (vidre) sobre l'or per protegir-lo de les ratllades en cas de manipulació o que les partícules es desplacin per la superfície (l'or és pur i molt tou).

Pots triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Aquest vídeo "Darrera el James Webb", "Behind the Webb" tracta sobre el revestiment dels miralls.Els miralls del telescopi Webb estan recoberts d'una capa d'or finíssima. Aquesta capa d'or, de només unes milionèsimes de polzada de gruix, permet que els miralls reflecteixin millor la llum infraroja que busca el telescopi. Com més fina sigui la capa, millor serà el telescopi, ja que cada pes compta quan un telescopi tan gran com el Webb s'enlaira a l'espai mitjançant un coet. "Behind the Webb" és una sèrie en curs que segueix la construcció del telescopi espacial Webb, el successor del Hubble.

Clic per engrandir. Miralls del telescopi Webb.

Clic per engrandir. Segment del mirall primari de la unitat de disseny d'enginyeria recobert
d'or per Quantum Coating Incorporated. Fotografia de Drew Noel.

Clic per engrandir. El mirall secundari va ser sotmès a un procés similar: aquí és després
de ser recobert d'or per Quantum Coating Incorporated.

 

En aquest vídeo podeu seguir el viatge del mirall des del mineral en brut fins als segments
reflectors precisos i recoberts d'or.

Un cop aplicat el recobriment d'or, els miralls van tornar a viatjar al Centre de Vol Espacial Marshall per a una verificació final de la forma de la superfície del mirall a temperatures criogèniques. Els segments dels miralls ja estaven complets. A continuació, van viatjar al Centre de Vol Espacial Goddard de la NASA a Greenbelt, Maryland.

Els miralls acoblats

Els dos primers miralls de vol van arribar a NASA Goddard al setembre de 2012. A finals de 2013, tots els segments del mirall primari de vol, així com els miralls secundaris i terciaris estarien a Goddard. Els miralls es van emmagatzemar en envasos protectors especials a la sala neta, tot esperant l'arribada de l'estructura de vol del telescopi.

Clic per engrandir. Els enginyers inspeccionen un dels dos primers miralls de vol que arriben
a la NASA Goddard.

Clic per engrandir. Recipients dels miralls de vol emmagatzemats a Goddard.

L'estructura del telescopi de vol (essencialment l'esquelet del telescopi, sobre els que es van muntant els miralls) va ser enviada des de Northrop Grumman i va arribar a NASA Goddard a l'agost de 2015. Es va traslladar al suport de muntatge al novembre de 2015. El 22 de novembre del 2015 s'hi va instal·lar el primer mirall.

Clic per engrandir. Aquí s'aixeca l'estructura de vol del telescopi a la sala blanca de la NASA Goddard. 

 

Clic per engrandir. L'estructura de vol del telescopi es troba al lloc de muntatge de la NASA
Goddard, llesta per al muntatge dels miralls.

Cal tenir en compte que, per protegir els miralls durant el muntatge, es van col·locar unes lleugeres fundes negres, que es van retirar un cop el mirall estava completament muntat.

 Clic per engrandir.

 

 Aquest vídeo en timelapse mostra el muntatge del mirall primari de Webb.

 Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Un vídeo sobre la
finalització del mirall primari de Webb.

L'últim mirall es va instal·lar el febrer del 2016. No gaire després, es van retirar les cobertes protectores i es va revelar el mirall complet.

Els miralls al descobert

Feu clic a les imatges per engrandir-les. 

 

Un cop completats els miralls, es van integrar els instruments científics al telescopi. Durant la seva estada a Goddard, el telescopi també es va sotmetre a proves ambientals, tant acústiques com de vibració, per garantir que pogués suportar els rigors del llançament. Un cop completades amb èxit, el telescopi va ser enviat a la NASA Johnson a Houston, Texas, per fer proves de l'òptica i els instruments a temperatures criogèniques. La Cambra A de la NASA Johnson és l'única cambra de buit tèrmic que té la NASA prou gran per al Webb.

Alineació dels miralls a la Terra i a l'espai  

Quan el telescopi estigui en òrbita, els enginyers a la Terra hauran de fer correccions en la posició dels segments del mirall primari del telescopi Webb per alinear-los, assegurant-se que produeixin imatges nítides i enfocades.

Aquestes correccions es fan mitjançant un procés anomenat detecció i control del front d'ona, que alinea els miralls amb una precisió de desenes de nanòmetres. Durant aquest procés, un sensor de front d'ona (NIRCam en aquest cas) mesura qualsevol imperfecció a l'alineació dels segments del mirall que impedeixi que actuïn com un únic mirall de 6,5 metres (21,3 peus). Els enginyers faran servir la NIRCam per prendre 18 imatges desenfocades d'una estrella, una de cada segment del mirall. A continuació, els enginyers faran servir algoritmes informàtics per determinar la forma general del mirall primari a partir d'aquestes imatges individuals, i per determinar com han de moure els miralls per alinear-los.

Pots triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Aquest vídeo descriu el
procés d'alineació dels miralls.

Els enginyers van provar aquest procés d'alineació a l'entorn criogènic i buit de la Cambra A del Centre Espacial Johnson de la NASA durant uns 100 dies de proves criogèniques. L'entorn de la cambra simula el frígid ambient espacial en què funcionarà el Webb i on recollirà dades de parts de l'univers mai observades abans. Dins la càmera, els enginyers van introduir i van treure llum làser del telescopi, actuant com una font d'estrelles artificials. La prova va verificar que tot el telescopi, incloses les seves òptiques i instruments, funcionava correctament en aquest entorn fred i va garantir que el telescopi funcionarà correctament a l'espai.

El telescopi James Webb a l'interior de la Cambra A després de completar les proves criogèniques.

                  
Un cop superades les proves a la NASA Johnson, Webb i els seus miralls es van traslladar a Northrop Grumman, on el telescopi es va acoblar al para-sol i al bus de la nau espacial.

Ho he vist aquí.

El paisatge lunar d'Hergé enfront de les realitats físiques

 Dossier - Hem caminat damunt la Lluna: Els secrets de Tintín.

Roland Lehoucq, astrofísic i entusiasta de la ciència ficció, proposa divulgar la ciència sense renunciar al rigor científic. Analitza la historieta "Hem caminat damunt la Lluna" a través del prisma de les realitats físiques del nostre món.

Clic per engrandir. La tripulació de la Missió de l'Apol·lo 11. D'esquerra a dreta, Neil A. Armstrong,
Michael Collins i Edwin E. Aldrin Jr. Crèdit: Nasa, DP

L'aterratge lunar del coet de Tintín es produeix al començament del dia lunar. El Sol és baix a l'horitzó. Per  tant, el paisatge lunar està il·luminat per un Sol naixent, encara baix a l'horitzó oriental. La Terra és visible al cel. És normal trobar-lo allà? 

Clic per engrandir. El famós coet vermell de "Hem caminat damunt la Lluna". Crèdit: Hergé/Casterman

Detalls astronòmics

Per respondre aquesta pregunta, tornem al nostre Planeta. La Lluna sempre ens presenta el mateix costat, anomenat "costat visible". La rotació de la Lluna sobre si mateixa està efectivament sincronitzada amb la seva revolució al voltant de la Terra, de manera que el canvi d'orientació de la Lluna resultant de la seva rotació al voltant de la Terra es compensa en cada moment per la seva rotació sobre ella mateixa. Vista des de la Lluna, la  Terra  ocupa, per tant, una posició gairebé fixa al cel. Aquesta posició depèn, per descomptat, de la posició de l'observador lunar. Quina és la posició de la Terra al cel del circ Hiparc? Com que es troba prop del centre de la cara visible, la Terra es troba a les proximitats del zenit.

No hauria de ser visible a la imatge que ens mostra! A més, vista des de la Lluna, la Terra també presenta fases. El primer quart de lluna ha de correspondre a una mitja Terra, mentre que la imatge de la historieta proposa una Terra que es representa plena.

 Clic per engrandir. Primer pas a la Lluna, gràcies a la missió Apol·lo 11. Crèdit: Nasa

 El paisatge lunar: un espectacle de “desolació” per a Tintín i Aldrin

Un cop s'ha obert  la porta exterior del coet, Tintín és atrapat per l'espectacle al·lucinant davant dels seus ulls. Per descriure-ho, el compara amb un "paisatge mort i aterridor de desolació". Sorprèn notar que Buzz Aldrin, el segon astronauta que va caminar sobre la  Lluna, va utilitzar l'expressió "desolació magnífica" per descriure l'espectacle que tenia davant seu.

Tintín també queda impactat per la foscor del cel, ple de milers d' estrelles que no brillen. Hergé té raó. A la Terra, el blau del cel i el centelleig de les estrelles són conseqüències de la presència d'una atmosfera. Està animat constantment per moviments turbulents en els quals es barregen masses d'aire calent i fred de diferents densitats. La propagació de la llum es veu afectada per aquestes variacions de densitat, produint així petites desviacions que la desvien d'una trajectòria perfectament recta. Són aquests lleugers canvis de direcció, que fluctuen segons els moviments de l'atmosfera, que provoquen parpelleig. Si Tintín lamenta aquest centelleig de les estrelles, "que [...] de la Terra ens les fa semblar tan vives!", cal admetre que aquest és el malson dels astrònoms. De fet, el parpelleig difumina les imatges i prohibeix l'accés als detalls més petits dels objectes celestes. 

 

Capítol anterior: L'aterratge a la lluna: veritats fictícies i científiques.

Capítol següent: Primers passos a la Lluna: Tintín i Neil Armstrong (en preparació)

 

Ho he vist aquí.

Roques tipus "Ch'ał" a Santa Cruz

L'explorador de Mart Perseverance de la NASA va prendre aquesta vista d'un turó al cràter Jezero de Mart anomenada "Santa Cruz" el 29 d'abril de 2021, el dia 68 de Mart, o sol, de la missió. Al voltant de 50 centímetres d'amplada de mitjana, les roques en primer pla es troben entre el tipus de roques que l'equip del rover ha anomenat "Ch'ał" (el terme navajo per a "granota" i pronunciat "chesh"). Perseverance tornarà a la zona la setmana que ve més o abans.  

Clic per engrandir. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Compost de múltiples imatges, aquest mosaic de colors millorats va ser creat utilitzant les vistes de l'ull esquerre i el dret del sistema de càmera Mastcam-Z del Perseverance, fusionant l'escena en una sola vista més àmplia. El turó de Santa Cruz és un possible romanent erosionat del delta occidental del cràter Jezero. El turó és d'uns 50 metres d'alçada i va ser aproximadament 2,5 quilòmetres a l'est del rover quan es va fer la foto, vist des de "Van Zyl Overlook".

Un objectiu clau per a la missió de Perseverance a Mart és l'astrobiologia, incloent-hi la cerca de signes de vida microbiana antiga. El rover caracteritzarà la geologia del planeta i el clima del passat, aplanarà el camí per a l'exploració humana del Planeta Vermell, i serà la primera missió per recol·lectar i guardar roca i regolita marcians (roca trencada i pols). 

Missions posteriors de la NASA, en cooperació amb l'ESA (Agència Espacial Europea), enviarien naus espacials a Mart per recollir aquestes mostres segellades de la superfície i tornar-les a la Terra per analitzar-les en profunditat. 

La missió Mars 2020 Perseverance és part de l'enfocament d'exploració de la Lluna a Mart de la NASA, que inclou missions Artemis a la Lluna que ajudaran a preparar-se per a l'exploració humana del planeta vermell. JPL, que és administrat per la NASA a Caltech a Pasadena, Califòrnia, va construir i administra les operacions del rover Perseverance.

La investigació Mastcam-Z està dirigida i operada per la Universitat Estatal d'Arizona a Tempe, treballant en col·laboració amb Malin Space Science Systems a San Diego, Califòrnia, en el disseny, fabricació, proves i operació de les càmeres, i en col·laboració amb el Institut Neils Bohr de la Universitat de Copenhaguen sobre el disseny, fabricació i assaig dels objectius de calibratge.

Per saber-ne més sobre el Perseverance, fes un clic aquí o també aquí. 

Ho he vist aquí.

Gabinet de curiositats: 22 Què són els fantasmes mèdics?

 

 Clic per engrandir. Fantasma dental. Crèdit: Agent Gallery Chicago

En aquest nou capítol del  Gabinet de Curiositats, ens proposem descobrir fantasmes mèdics, entitats que sens dubte no tenen res de sobrenatural, però que segur que us faran calfreds per l'espina dorsal. Feu-vos una mica de te, abaixeu els llums i comencem.

Sembla una versió de malson de les màscares de Daft Punk. O l'encarnació física de determinades pintures de Francis Bacon. En tot cas, el que és segur és que els fantasmes dentals no deixen indiferents. Si els robots més realistes encara amb prou feines aconsegueixen sortir de la vall misteriosa, és inquietant com una simple màscara metàl·lica amb una dentició realista pot confondre els nostres sentits i donar lloc a una profunda sensació de malestar. Però abans de parlar-ne, fem un recorregut ràpid (i no exhaustiu) per la història dels cadàvers i dels fantasmes en medicina. 

Clic per engrandir. Un fantasma dental dels anys 30 amb genives metàl·liques i dents
humanes. Crèdit. Font desconeguda.

Alliberar-se dels tabús en benefici del progrés?

El cos humà és una màquina d'una complexitat formidable i formidable, el vaixell de milers de processos químics, elèctrics i biològics la subtilesa dels quals encara s'ens escapa; i per fer front a les seves dolències i disfuncions, la medicina s'ha hagut de perfeccionar i especialitzar al llarg dels segles. És una pràctica que es basa en l'experiència, però per a la qual el mètode d'assaig i error de vegades pot ser costós. Proveu un nou tractament a un pacient i correu el risc de veure'l morir a les vostres mans i no a les mans de la malaltia que l'afecta. Talleu l'òrgan equivocat i el que havia de ser una operació benigna es podria convertir ràpidament en un assassinat no intencionat.  

Clic per engrandir. Andreas Vesalius, autor de l'obra seminal "De Humani Corporis Fabrica
Libri Septem", practica la investigació sobre un cadàver humà. Crèdit: Wikimedia Commons

És per això que ja a l'Antiguitat grega, trobem rastres de les primeres disseccions sobre cadàvers amb vista a l'aprenentatge, seguida de la introducció de la cirurgia experimental, amb el científic àrab Avenzoar, a principis del segon mil·lenni. Un progrés significatiu per a les nostres societats perquè a més de possibles limitacions tècniques, també va haver de superar un obstacle molt més important: el tabú cultural i religiós que exigeix el respecte als cossos dels difunts. La possibilitat que els barbers-cirurgians, després els cirurgians, practiquin el seu art sobre restes va revolucionar la pràctica i va permetre reduir progressivament el xarlatanisme en favor d'un cos de saber fer cada cop més provat i segur.

El cos humà: una moneda rara

Però a mesura que les universitats es multipliquen i formen nous exèrcits de metges i cirurgians, la qüestió de la disponibilitat dels cossos es fa cada cop més urgent. Si ara s'autoritza la dissecció, el sentiment sacríleg que l'acompanya continua sent fort i, en general, es reserva a les restes de delinqüents que l'opinió pública ja ha assumit la tasca de deshumanitzar. Davant d'aquestes restriccions i de la ràpida putrefacció de la carn dels seus súbdits, els cirurgians es van veure obligats a recórrer als serveis dels traficants de cadàvers, que portaven el sobrenom de "ressurrectes". Les tombes es violen a l'ombra de la nit. El cos humà s'està convertint més que mai en un recurs cobejat, preciós i controvertit.

Clic per engrandir. The Resurrectionists, d'Hablot Knight Browne. Una representació que diu
molt de la percepció popular d'aquests lladres de tombes. Crèdit: Wikimedia Commons

L'aprovació de nombroses lleis sobre donació de cossos i òrgans a mitjans del segle XX va regularitzar molt aquesta situació de crisi, tot i que certs esdeveniments com la pandèmia del coronavirus encara avui poden desestabilitzar aquest fràgil sistema. D'altra banda, mitjançant el desenvolupament de noves tecnologies de realitat virtual, que proporcionen als estudiants de medicina retroalimentació visual i hàptica durant les operacions simulades, les escoles esperen alliberar-se gradualment de la necessitat de recórrer a cadàvers reals. Com a altres camps que requereixen l'ús de cossos humans amb finalitats experimentals com ara la imatge, la balística o l'odontologia, a poc a poc es van veure envaïts per fantasmes de formes exòtiques.

Fantasmes en medicina

Anem al cor del tema que ens interessa, i comencem per una definició per tal d'escurçar qualsevol ambigüitat. Un fantasma mèdic és un objecte dissenyat per imitar les propietats d'una part o de la totalitat del cos humà. Des de torsos hiperrealistes que s'utilitzen per estudiar l'impacte de les armes de foc en els òrgans interns fins a caixes de plàstic -que semblen més joguines infantils- destinades a ajudar els tècnics a calibrar la seva màquina de ressonància magnètica, n'hi ha de tot tipus i per a tots els àmbits. Medicina general, balística, imatges, prova de xoc, primers auxilis, probablement t'hagis trobat amb un fantasma a la teva vida. 

Clic per engrandir. Els fantasmes s'utilitzen en tot tipus de casos d'ús (d'esquerra a dreta i de dalt
a baix): entrenament de suport vital, estudi de danys amb armes, prova de xoc, calibratge de ressonància
magnètica, primers auxilis, entrenament amb ultrasons amb un fetus fantasma. Crèdit: Wikimedia,
Universal Medical Inc, NIST

Els fantasmes dentals, per la seva banda, semblen haver estat els primers a aparèixer al món mèdic. Va ser Oswald Fergus, dentista escocès i poeta en el seu temps lliure, qui va crear la primera "mandíbula d'entrenament" l'any 1894: una senzilla barra vertical sobre la qual hi ha muntades dues fileres de dents, tot formant una boca rudimentària. L'eina es va fer ràpidament més democràtica i aviat va desenvolupar el contorn d'un crani permetent als futurs dentistes formar-se en condicions més fidels a la realitat. Alguns fantasmes fins i tot s'adornen amb un tors.

Clic  per engrandir. Una mostra de fantasmes dentals posats a la venda per una galeria d'art de
Chicago. Crèdit: Agent Gallery Chicago

A la vall de l'estrany

En general, l'artesà no està especialment preocupat per l'aspecte de la cara que posa a aquests caps. Des de la dècada de 1920 fins al voltant de 1960, un casc metàl·lic que revela vagament el contorn d'un parell d' ulls i un nas penja sobre una mandíbula nua. Els fans de Hellboy poden trobar una semblança amb el terrorífic Karl Ruprect, mentre que altres veuran una semblança familiar amb Terminator. Aquests cranis de malson van adquirir les galtes a finals dels anys 60 i finalment van adquirir la seva forma actual més habitual: la part inferior de la cara fins al nas es reprodueix amb una pell de goma que envolta la mandíbula, i la seva part superior està formada per una closca de plàstic.

Clic per engrandir. Un exemple d'un fantasma dental modern. Crèdit: eBay

Els fantasmes continuen sent populars en els cercles acadèmics i de recerca, i gràcies als últims avenços en la impressió 3D, els investigadors esperen poder crear substituts cada cop més realistes a partir de cèl·lules o cartílags reals. Cal destacar, però, que la donació de cossos i òrgans continua sent crucial per salvar vides, ja sigui als laboratoris o als hospitals. Per tant, si voleu continuar donant suport a la ciència més enllà de la vostra existència a la Terra, no dubteu a consultar -ho al lloc web del OCATT i indicar el vostre desig de fer-vos donant d'òrgans. Penseu que un sol donant pot salvar 8 vides!. Mentrestant, espero retrobar-vos ben aviat, per a futurs  gabinets de curiositats. 

Clic per engrandir. Ens veiem properament per a un nou capítol del Gabinet de Curiositats.
Crèdit: nosorogua, Adobe Stock

 Veure:

Anterior: 21. La pedra paesina, paisatges sencers capturats a la pedra

Següent: 23. L'heliògraf

Ho he vist aquí.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C43

Clic per engrandir. Caldwell 43. Crèdit: ESA/Hubble & NASA; Agraïments: Josh Barrington

El Hubble ha permès als astrònoms veure galàxies de totes les formes i mides des de gairebé qualsevol angle. Quan una galàxia es veu de costat, la perspectiva hipnotitzant revela una enlluernadora porció de l'univers. Caldwell 43, també coneguda com del "Sombreret", és una d'aquestes galàxies.

Emmarcada en un teló de fons clapejat de galàxies més remotes, Caldwell 43 presenta una brillant protuberància central, un fi disc ple de pols i un halo brillant de gas i estrelles que s'estén per l'espai.

La Sombreret va ser descoberta per l'astrònom britànic William Herschel el 1784. L'espiral polsegosa rep el seu sobrenom de la galàxia del Sombrero (M104), que s'assembla a un barret mexicà d'ala ampla i va ser descoberta per anys abans, el 1781. També vista des de la vora, la galàxia del Sombrero es troba a només 28 milions d'anys llum i sembla més gran que la del Sombreret. En realitat, tenen gairebé la mateixa mida. La Sombrero sembla més gran perquè és més a prop. Amb una magnitud de 10,5, la Sombreret és més difícil de veure perquè és més lluny, a una distància de 40 milions d'anys llum de la Terra.

També coneguda com a NGC 7814, aquesta galàxia d'uns 80.000 anys llum d'ample té milers de milions d'anys. Els observadors equipats amb un telescopi d'almenys 7 polzades de diàmetre tindran la millor sort per veure la galàxia, que es troba a la constel·lació del Pegàs. Aquesta galàxia tènue i allargada és prou brillant per ser vista en cels moderadament contaminats. A l'hemisferi nord, els mesos de tardor ofereixen la millor oportunitat per veure Caldwell 43. A l'hemisferi sud, busqueu-la a la primavera.

Aquesta imatge de Caldwell 43 és una combinació d'observacions visibles i infraroges capturades per la Cambra Avançada per a Sondejos del Hubble el 2006. Les observacions van ser preses per ajudar els astrònoms a l'estudi de les poblacions estel·lars de la galàxia, i per ajudar a llançar llum sobre l'evolució d'aquesta galàxia i d'altres de similars. 

 Clic per engrandir. Caldwell C43. Crèdit: Wikipedia

Per a més informació sobre les observacions del Hubble de Caldwell 43, feu un clic aquí.

C43 al web de la NASA.

Índex del Catàleg Caldwell del Hubble del blog.

Ets aquí!

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, ESA.

El 2013, la nau espacial Cassini va capturar aquesta vista de gran angular i sobreexposada de Saturn i un tros dels seus anells. Aquest punt blau pàl·lid just a sota dels anells? És la Terra des d'aproximadament 1.400 milions de quilòmetres. 

Aquesta vista mira cap a la banda no il·luminada dels anells des d'uns 20 graus per sota del pla de l'anell. Es van combinar imatges preses amb filtres espectrals vermells, verds i blaus per crear aquesta vista en color natural. Era el tercer cop que s'obtenien imatges de la Terra des del sistema solar exterior.

La missió Cassini-Huygens, un dels esforços científics planetaris més ambiciosos mai realitzats, va ser un esforç conjunt de la NASA, l'Agència Espacial Europea i l'Agenzia Spaziale Italiana.

Durant 13 anys, la missió va estudiar Saturn i les seves llunes amb un detall sense precedents. La nau Cassini i la sonda Huygens que l'acompanyava van ampliar la nostra comprensió dels tipus de mons on podria existir vida, canviant el curs de l'exploració planetària.

 

Ho he vist aquí.

Una nova imatge del Hubble mostra la col·lisió de galàxies creant un "triangle espacial"

Clic per engrandir. Crèdit:  NASA, ESA, STScI, Julianne Dalcanton (Center for Computational
Astrophysics/Flatiron Inst. and University of Washington); Processament de la imatge:
Joseph DePasquale (STScI)

Una col·lisió espectacular frontal entre dues galàxies va alimentar l'inusual frenesí de naixement d'estrelles de forma triangular, tal com es capta en una nova imatge del telescopi espacial Hubble de la NASA.

El duet de galàxies que interactuen s'anomena col·lectivament Arp 143. El parell conté la galàxia espiral brillant i distorsionada de formació estel·lar NGC 2445 a la dreta, juntament amb la seva companya menys cridanera, NGC 2444 a l'esquerra.

Els astrònoms suggereixen que les galàxies es van travessar mútuament, encenent la tempesta de foc de formació estel·lar de forma única a NGC 2445, on milers d'estrelles cobren vida a la part dreta de la imatge. Aquesta galàxia està inundada de naixements estel·lars perquè és rica en gas, el combustible que produeix les estrelles. Tot i això, encara no ha escapat de les urpes gravitacionals de la seva companya NGC 2444, que es mostra a la part esquerra de la imatge. La parella està lliurant un estira-i-arronsa còsmic, que NGC 2444 sembla estar guanyant. La galàxia ha arrossegat gas des de NGC 2445, formant l'estrany triangle d'estrelles acabades de crear.

"Les simulacions mostren que les col·lisions frontals entre dues galàxies són una manera de crear anells d'estrelles noves", explica l'astrònom Julianne Dalcanton, del Centre d'Astrofísica Computacional de l'Institut Flatiron de Nova York i de la Universitat de Washington a Seattle. "Per tant, els anells de formació estel·lar no són infreqüents. No obstant això, el que és estrany d'aquest sistema és que es tracta d'un triangle de formació estel·lar. Part de la raó d'aquesta manera és que aquestes galàxies estan encara molt a prop la una de l'altra i que NGC 2444 encara s'aferra gravitacionalment a l'altra galàxia NGC 2444 també pot tenir un halo calent invisible de gas que podria ajudar a allunyar el gas de NGC 2445 del seu nucli. Així que encara no estan completament lliures l'una de l'altra, i la seva interacció inusual està distorsionant l'anell en aquest triangle".

NGC 2444 també és responsable d'arrencar fils de gas similars als de la seva companya, alimentant les serpentines d'estrelles joves i blaves que semblen formar un pont entre les dues galàxies. Aquestes serpentines es troben entre les primeres del que sembla una onada de formació estel·lar que va començar a les afores de NGC 2445 i va continuar cap a l'interior. Els investigadors estimen que les estrelles de les serpentines van néixer fa entre 50 i 100 milions d'anys. Tot i això, aquestes estrelles incipients s'estan quedant enrere a mesura que NGC 2445 continua allunyant-se lentament de NGC 2444.

S'estan formant estrelles de no més de 1 o 2 milions d'anys d'antiguitat a prop del centre de NGC 2445. L'agudesa del Hubble revela algunes estrelles individuals. Són les més brillants i massives de la galàxia. La majoria dels grups blaus brillants són agrupacions d'estrelles. Les taques roses són cúmuls estel·lars gegants i joves, encara embolicats en pols i gas.

Encara que la major part de l'acció té lloc a NGC 2445, això no vol dir que l'altra meitat del parell que interactua hagi sortit indemne. La lluita gravitacional ha donat a NGC 2444 una forma estranya. La galàxia conté estrelles velles i no hi ha naixement d'estrelles noves perquè va perdre el gas fa molt de temps, molt abans d'aquesta trobada galàctica. 

"Es tracta d'un exemple proper del tipus d'interaccions que es van produir fa molt de temps. És una caixa de sorra fantàstica per entendre la formació d'estrelles i les galàxies que interactuen", va dir Elena Sabbi de l'Institut Telescope Science Institute a Baltimore, Maryland.

Podeu triat l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Una espectacular col·lisió
frontal entre dues galàxies va alimentar un inusual frenesí de naixement d'estrelles de manera
triangular, com es capta en una nova imatge del telescopi espacial Hubble de la NASA.
Crèdit: Centre de Vol Espacial Goddard de la NASA, Productor principal: Paul Morris 

El telescopi espacial Hubble és un projecte de cooperació internacional entre la NASA i l'ESA (Agència Espacial Europea). El Centre de Vol Espacial Goddard de la NASA, a Greenbelt (Maryland), gestiona el telescopi. L'Institut Científic del Telescopi Espacial (STScI), a Baltimore (Maryland), realitza les operacions científiques del Hubble. El STScI és operat per a la NASA per l'Associació d'Universitats per a la Investigació en Astronomia a Washington, D.C. 

 

Ho he vist aquí.

Vista del Solar Orbiter i SOHO d'una erupció gegant

La nau espacial Solar Orbiter de l'ESA/NASA ha captat la erupció més gran d'una protuberància solar mai observada en una sola imatge juntament amb el disc solar complet. 

Les protuberàncies solars són grans estructures de línies de camp magnètic enredades que mantenen concentracions denses de plasma solar suspeses sobre la superfície del Sol, de vegades prenent la forma de bucles arquejats. Solen estar associades a les ejeccions de massa coronal (CME), que si es dirigeixen cap a la Terra poden causar estralls a la nostra tecnologia i afectar a la nostra vida quotidiana. 

Aquest darrer esdeveniment va tenir lloc el 15 de febrer i es va estendre milions de quilòmetres a l'espai. L'ejecció de massa coronal no estava adreçada a la Terra. De fet, s'està allunyant de nosaltres. No hi ha cap signatura de l'erupció al disc solar davant de la nau espacial i que actualment s'està apropant a la línia Terra-Sol, el que significa que s'ha d'haver originat des del costat del Sol davant nostre.

 Clic per engrandir. Solar Orbiter captura una erupció solar gegant. Crèdit: ESA.

Les imatges van ser capturades pel Full Sun Imager (FSI-Càmera completa del Sol) de l'Extreme Ultraviolet Imager (EUI-Càmera ultravioleta extrema) al Solar Orbiter. FSI està dissenyat per observar el disc solar complet fins i tot durant els passatges propers del Sol, com durant el proper pas del periheli el proper mes. A l'aproximació més propera del 26 de març, que veurà passar la nau espacial a una distància d'aproximadament 0,3 vegades la distància Sol-Terra, el Sol omplirà una porció molt més gran del camp de visió del telescopi. En aquest moment, encara hi ha molt marge de visualització al voltant del disc, cosa que permet que el FSI capturi un detall impressionant a uns 3,5 milions de quilòmetres, equivalent a cinc vegades el radi del Sol.  

Vista del Solar Orbiter i SOHO d'una erupció gegant. Crèdit: ESA

Altres telescopis espacials, com el satèl·lit SOHO de l'ESA/NASA, observen sovint una activitat solar com aquesta, però més a prop del Sol o més lluny mitjançant un ocultador, que bloqueja la resplendor del disc solar per permetre l'obtenció d'imatges detallades de la pròpia corona. Així, la protuberància observada per Solar Orbiter és el major esdeveniment d'aquest tipus que s'ha capturat en un sol camp de visió juntament amb el disc solar, fet que obre noves possibilitats per veure com esdeveniments com aquest es connecten amb el disc solar per primera vegada vegada. Alhora, SOHO pot proporcionar vistes complementàries a distàncies encara més grans. 

Vista del Solar Orbiter i del SOHO d'una erupció gegant. Crèdit: ESA, NASA

Altres missions espacials també van observar l'esdeveniment, inclosa la Parker Solar Probe de la NASA. La setmana que ve, Solar Orbiter i Parker Solar Probe realitzaran observacions conjuntes durant el pas de Parker pel periheli. 

Fins i tot les naus espacials no dedicades a la ciència solar van sentir la seva explosió -la missió BepiColombo de l'ESA/JAXA, que actualment es troba a les proximitats de l'òrbita de Mercuri- va detectar un augment massiu de les lectures d'electrons, protons i ions pesats amb el monitor de radiació.

I encara que aquest esdeveniment no va enviar una ràfega de partícules mortals cap a la Terra, és un important recordatori de la naturalesa impredictible del Sol i de la importància de comprendre i vigilar-ne el comportament. Juntament amb la futura missió Vigil de l'ESA dedicada a la meteorologia espacial, que proporcionarà vistes úniques d'esdeveniments com aquest, podem protegir millor el nostre planeta de les violentes explosions del Sol.

 

Ho he vist aquí.