La misión Euclid se prepara para explorar el universo oscuro

La guerra de Ucrania iniciada por Rusia y la decisión unilateral de esta de no permitir que sus cohetes Soyuz se lancen desde el Puerto Espacial Europeo, en la Guayana Francesa, obligó a los responsables de la misión Euclid a buscar un lanzador y lugar de despegue alternativo.

Por ello, este sábado 1 de julio, a las 17:11 h (hora peninsular española) despegará a bordo de un cohete Falcon 9 de SpaceX desde Cabo Cañaveral, en Florida (EE UU). Así lo tiene previsto la Agencia Espacial Europea (ESA) que lidera el proyecto, dejando el 2 de julio como fecha de reserva por si surgiera alguna incidencia. Una veintena de países europeos, entre ellos España, participan en la misión.

Recientemente varios científicos de Euclid en la ESA explicaron en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC), cerca de Madrid, los detalles de la misión. Guadalupe Cañas, investigadora postdoctoral en cosmología, señaló tres objetivos principales. Por una parte, “vamos a cartografiar el universo, y lo haremos con un mapa en 3D de lo que se conoce como la estructura a gran escala del universo, mostrando la distribución de materia en el espacio a través del tiempo”.

“Hacemos esto con otro objetivo muy claro: testear el modelo actual que explica las observaciones astrofísicas: el modelo cosmológico estándar o Lamda-CDM (por cold dark matter, en inglés), que nos dice que los mayores componentes del universo son fundamentalmente dos: un 70 % de energía oscura y un 25 % de materia oscura, y no sabemos lo que son”. Investigar la naturaleza de ambas es el tercer objetivo.

Estudiar dos efectos en el universo

Para discernir dónde está colocada la materia en el universo, tanto la oscura como la ordinaria o bariónica (de la que estamos formados nosotros, los planetas, estrellas, galaxias, etcétera), se empleará el llamado efecto de lente gravitatoria débil: la luz que vemos de las lejanas galaxias nos llega distorsionada. Este efecto se medirá de forma estadística observando millones de galaxias hasta una distancia de 10 000 millones de años luz en más de un tercio del cielo.

“Un segundo aspecto que mediremos es cómo están colocadas las galaxias en el universo. No lo hacen de forma aleatoria, sino siguiendo un patrón de oscilaciones acústicas bariónicas, determinado por información que ya conocemos, como las observaciones del fondo cósmico de microondas, que hemos estudiado con la misión Planck de la ESA”, aclaró Cañas.

“Estas oscilaciones acústicas bariónicas, junto al efecto de lente gravitatoria débil son las pruebas primarias de Euclid que nos servirán para comprobar si el modelo cosmológico estándar es el que es o podemos encontrar otro mejor”, añadió.

Por su parte, Xavier Dupac, científico de operaciones de Euclid, detalló los dos instrumentos que llevará el telescopio para realizar esas investigaciones: “VIS, que opera en el rango visible, con una resolución exquisita, para observar todas las galaxias; y NISP, un espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano para ver cómo se agrupan y analizar su distancia por su corrimiento al rojo (mayor según se alejan)”.

Dupac recordó que el universo observable contiene 400 000 millones de galaxias, “y Euclid observará aproximadamente mil millones a lo largo de seis años de observaciones (más una posible extensión de otros cuatro), operando desde un punto gravitatorio estable denominado punto de Lagrange L2 del sistema Tierra Luna”.

Observar un tercio del cielo

Las observaciones se realizarán en un 35 % de todo el cielo, ya que en el resto lo dificulta la presencia de la Vía Láctea y la luz zodiacal (con polvo interplanetario). Dentro del campo seleccionado, están planificadas las secciones que se estudiarán cada año, hasta completar el mapa final.

Respecto a las características del telescopio espacial, el coordinador de operaciones científicas de Euclid, Guillermo Buenadicha, ofreció algunos datos: “pesa dos toneladas y mide casi 5 m de altura”.

Su configuración es clásica, con un panel solar que sirve para obtener energía y, a la vez, proteger a la nave térmicamente del Sol. Además del telescopio y sus dos instrumentos científicos (VIS y NISP), cuenta con un módulo de servicio con la distribución eléctrica, control de actitud, propulsión, telecontrol, telemetria y tratamiento de datos.

Esta información se mandará durante un pase diario de 4 horas, y entre las estaciones de tierra que la recibirán figura la de Cebreros de la ESA, en Ávila. “Los datos brutos los procesará el consorcio Euclid, un grupo internacional en el que colaboran más de 2 000 personas, que entregarán productos de datos (imágenes, espectros, mediciones, catálogos, entre otros). Estos, a su vez, los pondremos a disposición desde ESAC para toda la comunidad científica”, apuntó el coordinador.

Retos de la misión

Según comentó, uno de los retos de la misión será precisamente gestionar el gran volumen de datos: 170 petabytes en el procesado, para entregar unos 20 petabytes de información científica hasta 2031. Otros de los desafíos serán conseguir la estabilidad completa de la nave y la precisión en el apuntado: 25 milisegundos de arco durante 700 segundos.

“Es como tomar una moneda de 2 €, llevarla a un kilómetro de distancia y apuntar con precisión un rayo láser durante más de 700 segundos, flotando en el espacio”, comparó Buenadicha.

El coordinador de operaciones también explicó las fases tras el lanzamiento: una de comisionado de un mes para posicionamiento en la orbita definitiva, encendido de todos los sistemas y enfocado del telescopio; otra de rendimiento y caracterización durante dos meses, para probar todos los dispositivos, y otro par de meses para calibraciones y confirmar la estabilidad del telescopio a distintos entornos térmicos.

Luego ya comenzará el escaneado del cielo durante los seis años de operación para conocer nuevos datos sobre nuestro universo y las enigmáticas materia y energía oscuras.

Industria europea con participación española en Euclid

El telescopio espacial Euclid ha sido fabricado por un consorcio industrial liderado por Thales Alenia Space Italia, junto con al subcontratista principal Airbus encargado de la carga útil, que han contado con un presupuesto de 450 millones de euros. España ha participado con el 10 % del valor del contrato.

“Contribuyen más de 80 empresas (de las cuales ocho son españolas), de 20 países europeos y con más de 140 contratos”, explicó una representante de Thales Alenia Space, Susana Infante, jefa de proyecto del subsistema de comunicación de Euclid, “que descargará más de 150 000 imágenes, algo muy complejo de realizar a 1,5 millones de km de la Tierra”.

La ingeniera destacó que la joya tecnológica de la misión es una antena de alta ganancia (en la llamada banda K y con mecanismo de tres ejes), además de mencionar el papel de las empresas españolas que participan en Euclid:

Airbus D&S España: estructura y subsistema de control térmico del modulo de servicio, cableado radiador del modulo de carga útil.

Alter Technology: coordinación de compra de componente para la ESA.

Crisa: unidad electrónica del sensor de guiado fino.

Deimos space: software de simulación del subsistema de control de actitud.

GTD: elementos del software de aplicación.

Navair: fabricación de parte del cableado del modulo de servicio.

Sener: mecanismo de apuntamiento de la antena que va en el sistema de comunicación, además de los mecanismos de un espejo y responsable del subsistema de control de actitud. Más dos antenas de baja ganancia.

Thales Alenia Space: responsable del subsistema de comunicación.

Además de la industria, diversos centros de investigación españoles participan en la misión. El Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), junto al Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) y el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), han desarrollado la rueda de filtros del instrumento NISP.

El responsable del diseño, construcción y validación de la electrónica de control de ese instrumento ha sido la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Este también lidera varios programas para, con los datos de Euclid, investigar las propiedades de la materia oscura, el estudio de la formación y evolución de las galaxias y la identificación de objetos de masa subestelar.

Por otra parte, el ICE-CSIC y el Port d’Informació Científica (PIC), centro gestionado por el IFAE y por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), han sido los responsables de las simulaciones cosmológicas de la misión. Además, el PIC es el centro de datos científicos de la misión en España.