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El Telescopio Espacial Hubble es un satélite artificial que orbita a la Tierra, al igual que otros como el Meteosat. Sin embargo, la diferencia más notable es que dirige sus instrumentos hacia el espacio en lugar de hacia nuestro planeta.

La arquitectura principal no difiere mucho de un telescopio terrestre. Es un tubo cilíndrico, en cuyo interior reside un gran espejo de 2,5 metros de diámetro. Comparado con otros telescopios terrestres no es gran cosa, ya que los más grandes (como los Keck I y II en Hawai) superan los 8 metros.

El espejo principal colecta la luz y la focaliza a un espejo secundario situado en la boca del telescopio, que a su vez refleja la luz hacia los instrumentos situados por detrás del primario gracias a una abertura en su centro.

Los instrumentos se encargan de recoger la luz y convertirla en datos informáticos para su envío a la Tierra. Curiosamente, el Telescopio Espacial Hubble utiliza otros satélites artificiales de comunicaciones para estar permanentemente en contacto con el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI), en Baltimore (EE.UU). Esto es así ya que el Hubble no es un satélite geoestacionario, sino que da una vuelta alrededor de la Tierra cada 90 minutos, a una altura de 600 kms sobre la superficie.

La arquitectura de este singular telescopio es modular, pensando en las misiones de servicio que los astronautas del transbordador espacial realizan. En 1993, fue sustituido uno de los instrumentos científicos e instalado un aparato (denominado COSTAR) para corregir el defectuoso pulido del espejo primario, por el cual las imágenes se obtenían borrosas. En 1997, otra misión de servicio, cambió también varios de los instrumentos. La última misión de servicio se realizó en 2009, con una completa actualización del instrumental con las tecnologías punteras.

Afortunadamente para el Telescopio Espacial Hubble, los astronautas también recuperan su órbita original. Aunque este telescopio espacial esté situado a 600 kms de altura, el rozamiento con la ténue atmósfera terrestre hace que su órbita frene y por tanto descienda 400 metros de altitud por año.

Esta órbita baja y el frenado de la atmósfera, además, hace que sea difícil conocer la posición exacta del Telescopio. Con dos días de diferencia, la incertidumbre crece 30 kms, por lo que con conocer con 44 días de antelación dónde estará el Hubble se convierte en un enigma de uno 4000 kms. Por esta razón, no es posible planificar con meticulosidad la agenda de observaciones puesto que no se sabe si la región a estudiar será visible.

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Respuesta 1. Por lo que conocemos, el canibalismo y la interacción entre galaxias juega un papel importantísimo en la evolución de las galaxias. Las galaxias creadas tras la Gran Explosión, son más pequeñas e irregulares que las actuales. El Hubble observa que las galaxias se "comen" unas a otras y crean galaxias mayores, como la nuestra, la Vía Láctea.

Autor: Equipo OSIRIS/Rosetta

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La sonda Rosetta, de unos 3000 kg de masa, fue construida por la Agencia Espacial Europea (ESA) y se lanzó con un cohete Ariane 5 el 2 de marzo de 2004 desde la Guayana Francesa. Su objetivo es el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko en el 2014. Para adquirir la velocidad necesaria se ha diseñado su trayectoria para que tome impulso pasando 2 veces cerca de la Tierra y una vez cerca de Marte, esto es lo que se llama asistencia gravitatoria. En su viaje al cometa tenía que encontrarse el 5 de septiembre del 2008 con el asteroide (2867) Steins. En noviembre del 2009 la sonda visitará la Tierra por tercera vez para tomar el último impulso. El 10 de julio de 2010 se encontrará con otro asteroide: Lutetia. Y en el 2014 llegará a su destino, el cometa Churyumov-Gerasimenko. La Rosetta se pondrá en órbita alrededor del cometa para que el módulo Philae pueda posarse sobre él.

El asteroide Steins pertenece al Cinturón de Asteroides que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. Descubierto en 1969, se le dio el nombre de Steins en honor al astrónomo Karlis Steins. Orbita a unos 353 millones de km del Sol.

Gracias a estas imágenes se ha podido calcular el tamaño del asteroide de una forma mucho más precisa: 5,9 × 4,0 km. También se ha confirmado que gira sobre si mismo cada 6 horas. La forma del asteroide es la de un diamante con su sección puntiaguda hacia abajo. Presenta muchos cráteres de impactos, el más grande, en su parte superior. La superficie es bastante regular lo que sugiere que está cubierta de regolito o polvo.

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Respuesta 1. El asteroide presenta una forma bastante regular o redondeada para su tamaño, lo que indica que los huecos y pozos originales se han ido rellenando con el tiempo con otros asteroides pequeños y polvo. Los bordes de los cráteres no son angulosos, lo que indica que se produjeron hace muchos millones de años y que el bombardeo de micrometeoritos han ido removiendo el polvo o regolito y han suavizado los rasgos afilados de los bordes de los cráteres.

Respuesta 2. En los primeros segundos del vídeo se observa que el asteroide presenta su parte más brillante en su cara frontal, aunque más bien hacia el lado derecho. Esto indica que el Sol está detrás de la cámara, pero más bien hacia la derecha. Unos segundos después, como la Rosetta pasa por la derecha del asteroide, se ve la cara de este que está igualmente iluminada, de lo que se deduce que la Rosetta se ha introducido entre el asteroide y el Sol. Por tanto el Sol queda a la espalda de la cámara. Desde la mitad del vídeo en adelante, el asteroide es iluminado por el Sol por su parte izquierda. En los últimos segundos, la cámara ve la cara que está a la sombra del Sol. Por tanto, la Rosetta se acercó al asteroide con el Sol a su derecha.

Respuesta 3. Sabemos que el asteroide tiene unos 4 o 5 km de diámetro. El cráter que está en su polo norte ocupa la mitad, por lo que tiene unos 2 km de diámetro.

Autor: NASA/ESA Hubble Space Telescope

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El vídeo se centra en un cúmulo de galaxias, el Abell 2667. Y anunciando el descubrimiento de la galaxia con cola de estrellas, trata de dar una posible explicación al porqué, en el universo actual, la mitad de las galaxias son elípticas, mientras que la otra mitad son espirales o irregulares.

Las galaxias elípticas tienen poco gas, y por tanto escasa formación estelar, además suelen estar agrupadas con otras galaxias elípticas en el centro de los cúmulos de galaxias. Las galaxias espirales e irregulares, son ricas en gas, tienen una gran formación estelar, pero suelen estar aisladas en la periferia de los cúmulos. Lo interesante es que si miramos al universo cuando tenía la mitad de la edad actual, sólo el 10% de las galaxias eran elípticas. Tiene que haber un proceso de transformación de galaxias espirales en elípticas. De ahí la importancia de la llamada galaxia cometa, pues parece que esté sufriendo ese proceso. La galaxia cometa tiene actualmente forma espiral, pero en su caída hacia el centro del cúmulo está perdiendo gas y estrellas jóvenes, por lo que parece que se está convirtiendo en una galaxia elíptica.

Siguiendo con el cúmulo Abell 2667, se presenta uno de los más claros ejemplos de lente gravitacional: un precioso arco azul que es la imagen distorsionada de una galaxia detrás del cúmulo. La enorme masa del cúmulo desvía los rayos de luz, curvándolos como lo hace una lupa.

Por último, se muestra en el centro del cúmulo Abell 2667 a millones de estrellas azules creadas en un corriente de enfriamiento, que es una estructura filamentosa que al caer en el núcleo del cúmulo provoca el nacimiento de muchísimas estrellas azules, que iluminan todo su entorno.

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Pregunta. ¿Cómo se puede saber como era el universo cuando tenía la mitad de la edad actual?

Ver respuesta.

Pues el universo es como una máquina del tiempo. La luz tarda un segundo en viajar 300.000 km. Cuando observamos una galaxia muy lejana, estamos recibiendo ahora la luz que salió de esa galaxia hace millones de años. La galaxia, actualmente, tendrá otro aspecto, pero nosotros la vemos como era hace millones daños. Por tanto, cuanto más lejos vemos una galaxia, tanto más atrás podremos ver como era el universo.

Autor: NASA/JPL-Caltech/UMD/GSFC

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¿Cómo vería un extraterrestre a nuestro planeta? Este vídeo es una grabación de la sonda Deep Impact (ahora llamada EPOXI), que a una distancia de unos 50 millones de km captó el ballet del sistema Tierra-Luna a finales de mayo de 2008. Es la primera vez que se puede observar un vídeo de la Tierra y la Luna desde el espacio exterior. La grabación está compuesta por fotogramas tomados cada 15 minutos y abarcan un total de 24 horas (una rotación completa de nuestro planeta).

Es interesante observar, que no se ven las luces de las ciudades en la zona oscura de la Tierra, pues la parte iluminada por el Sol refleja tanta luz que deslumbra a la débil luz de las ciudades por la noche.

Lo más espectacular sin duda, es el paso de la Luna por delante de la Tierra. Es lo que se llama un tránsito de la Luna. Fíjate en el pequeño tamaño de la Luna comparado con nuestro planeta. La Luna pasa por el norte de África (Sáhara), y se aprecia como tiene sólo la mitad de tamaño de ese continente. Otra observación interesante de este vídeo es que se muestra el brillo y el color real de la Luna. Aunque a nosotros nos parece que la Luna es blanca, esto es sólo debido a la intensa iluminación del Sol. Su color real viene dado por el polvo lunar y es de un gris muy oscuro, como ceniza. También tenemos la idea de que la Luna es muy brillante. Pero el vídeo nos desengaña rápidamente: la Tierra es mucho más brillante que la Luna. La luz que refleja un astro se llama albedo. El albedo de la Tierra es de 0,39, que quiere decir que refleja el 39% de la luz del Sol. El albedo de la Luna es, sorprendentemente, de sólo un 0,08. ¡La Tierra es 5 veces más brillante que la Luna!

Al ver este vídeo imagina que eres un extraterrestre que estás en otro sistema solar o en alguna lejana galaxia observando por un supertelescopio a esa linda bolita azul. Ves cómo gira, cómo pasan sus continentes, cómo se van formando nubes y se disuelven días después. El planeta está cargado de vida. Algas, medusas y ballenas sus mares. Mariposas, colibríes y águilas su atmósfera. Gusanos, escarabajos y elefantes su superficie. Todo plagado de semillas y secuoyas. Desde amebas hasta enormes colonias de hormigas, bancos de peces o bandadas de aves en peregrinación. Cada bocanada de aire está repleta de esporas y bacterias. Vida, vida y más vida.

Toda la historia de la humanidad ha ocurrido ahí. El nacimiento, vida y muerte de millones de hombres y mujeres, ancianos y niños, sus virtudes y miserias, sus gozos y sufrimientos, sus sonrisas y sus lágrimas, tanto de reyes como de esclavos. Desde la cueva pintada de Altamira hasta la capilla Sixtina, desde las luchas de nuestros antepasados con osos y tigres dientes de sables hasta las guerras con misiles y armas nucleares. Nuestros ancestros utilizando plantas medicinales y hace unos días, unos padres mirando en el monitor de una ecografía la cara de su hijo, aún por nacer. Todo eso ha ocurrido ahí: en un precioso planeta azul llamado Tierra.

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Pregunta 1: ¿Desde el espacio, las fases de la Luna y de la Tierra se ven siempre iguales?

Pregunta 2: ¿Siempre que se grabe a la Tierra desde el espacio durante 24 horas, se verá pasar a la Luna por delante?

Pregunta 3: ¿En el vídeo, el tamaño de la Luna respecto a la Tierra es real?

Ver respuestas.

Respuesta 1: Sí. Siempre que veamos a la Luna y la Tierra desde lejos, veremos que los dos astros tienen la misma fase. Si les vemos desde el lado del Sol, veremos que los dos tienen la fase de Luna y Tierra llenas. Si vemos a la Luna y la Tierra con el Sol detrás de ellos, veremos sólo la parte no iluminada, por tanto serán Luna y Tierra nuevas. Una excepción es en el caso de un eclipse de Luna.

Respuesta 2: No. La Tierra gira sobre si misma cada 24 horas, que es lo que dura el vídeo. Pero la Luna necesita 28 días para dar una vuelta alrededor de la Tierra. Por tanto grabando sólo un día, no es fácil que "pillemos" a la Luna pasando por delante de la Tierra. Si grabáramos a la Tierra durante 28 días, veríamos a la Luna 2 veces: una vez pasando por delante de la Tierra y otra vez pasando por detrás.

Respuesta 3: Sí. La sonda Deep Impact grabó estas imágenes desde una distancia de unos 50 millones de km. La distancia entre la Luna y la Tierra es de sólo 400.000 km, que es insignificante respecto a la distancia a la que la sonda captó las imágenes. Por tanto no hay ningún efecto apreciable de perspectiva. A esa distancia, el que la Luna pase por delante de la Tierra o por detrás no va a cambiar sus tamaños aparentes.

Seguramente has usado en alguna ocasión Google Earth, el programa que te permite ver imágenes de la Tierra obtenidas por satélites. Pero Google Earth solo muestra las ciudades de día, no de noche. Astronautas en la Estación Espacial Internacional han obtenido impresionantes imágenes de varias ciudades de noche desde órbita: Madrid, México, Tokio, La Meca...

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Se suele decir que la Estación Espacial Internacional está en el espacio. La realidad es que la EEI orbita a la Tierra a unos 360 kilómetros de altura. La obtención de estas fotografías supuso un reto para el astronauta Don Pettit. Si alguna vez has intentado realizar una fotografía en una habitación con poca luz, seguramente el resultado es una imagen movida. Desde la Estación Espacial, la iluminación de las ciudades de noche obliga a utilizar un tiempo largo de exposición. Pero, como se mueve a 8 km por segundo con relación a la superficie terrestre, las ciudades salían movidas. El astronauta Pettit ideó un sistema casero para contrarrestar el desplazamiento de la Estación, moviendo la cámara en dirección contraria. Para el mecanismo utilizó material disponible en la estación.

Los astrónomos en tierra también se enfrentan al mismo problema cuando quieren fotografiar objetos celestes, debido a la rotación terrestre. Para compensarla, utilizan telescopios con monturas motorizadas. Una forma sencilla de hacer fotografías de estrellas con simples cámaras réflex es construir una sencilla plancheta ecuatorial.

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Pregunta. ¿Hay alguna órbita en la que la estación espacial pudiera sacar fotos a las ciudades sin que salgan movidas? Ver respuesta.

Respuesta. La gravedad de la Tierra depende de la distancia. Cuanto más lejos de la Tierra menos gravedad. Como la estación espacial está a muy poca altura sobre la Tierra (unos 360 km) tiene que girar muy rápido para contrarrestar la fuerte gravedad de la Tierra y no caer. Por eso la estación espacial tiene que dar una vuelta cada 90 minutos (una hora y media) alrededor de la Tierra para mantenerse en órbita.

Pero si estuviera a mayor altura, estaría más lejos de la Tierra, y la gravedad sería menor, por lo que la estación espacial podría girar más despacio alrededor de la Tierra y no caer. Por ejemplo, a unos 3.600 km de altura puede dar la vuelta más despacio, tardar unas 2 horas y media y no caerse.

Si la estación espacial se alejara todavía más de la Tierra, hasta unos 36.000 km de altura, bastaría con que girase a razón de una vuelta cada 24 horas para no caerse. Pero como la estación dará una vuelta cada 24 horas sobre la Tierra, y la propia Tierra también da una vuelta cada 24 horas, pues parecería que la estación espacial.. ¡estaría siempre sobre el mismo sitio de la Tierra! Podría sacar fotos de las ciudades con exposiciones muy largas y no saldrían movidas.

Nota: La órbita de 36.000 km de altura, es la llamada órbita geoestacionaria, muy utilizada por satélites de comunicaciones y de observación terrestre, pues los satélites giran a la misma velocidad que la Tierra y parece que están fijos sobre el mismo punto de la Tierra.

Kit educativo de la ESA sobre la Estación Espacial Internacional (Flash).