¿No están demasiado desprotegidos los espejos del Telescopio Espacial James Webb?

No. No demasiado desprotegido, como dices. Hay varios conceptos erróneos que encuentro comunes sobre el JWST, que deben abordarse:

Los elementos del espejo primario JWST no están hechos de vidrio y no se rompen con el impacto

Los elementos principales del espejo hexagonal están hechos de polvo de berilio prensado en bloques, que luego se cortaron por la mitad para crear dos espacios en blanco del espejo y se cortó la mayor parte de su parte posterior dejando estructuras de refuerzo y superficies de espejo frontal delgadas y livianas. Posteriormente, esas superficies frontales se moldearon con precisión según sus especificaciones a la temperatura operativa JWST (-400 °F, -240 °C) y se pulieron hasta obtener un acabado de espejo. El berilio se eligió específicamente debido a su ligereza, resistencia y capacidad para mantener la forma a las temperaturas criogénicas mencionadas. Lea más sobre este proceso en JWST - The Primary Mirror (incluye imágenes y videos).

Los impactos improbables con micrometeoritos (ver más abajo) darían como resultado orificios de bala , no fracturas ni superficies de espejo rotas, y esas perforaciones son algo que se puede establecer durante el modo de calibración del espejo y corregir con el procesamiento posterior de la imagen. Ningún espejo grande está libre de pequeños defectos a lo largo de su vida, y esto es algo con lo que los astrónomos están acostumbrados a lidiar. Lo importante es que los espejos primarios aún mantengan su forma, junto con el espejo secundario mantengan el enfoque, y la mayor parte de su superficie conjunta no distorsione demasiado la imagen final con tales imperfecciones. Las áreas problemáticas más pequeñas pueden corregirse en el software o ajustarse de otro modo en el hardware.

La órbita del halo del objetivo JWST alrededor del punto 2 de Lagrange Sol-Tierra no está llena de escombros

Sol-Tierra Lagrange point 2, o SEL2 para abreviar, el punto alrededor del cual JWST se mantendrá en posición en un régimen orbital de halo(su propio plano orbital alrededor de SEL2 es perpendicular al plano Sol-Tierra), es uno de los puntos menos atractivos gravitacionalmente en el espacio cercano a la Tierra, aproximadamente 1,5 millones de km más distante del Sol que la Tierra, y con el mismo orbital periodo como la Tierra misma. Piense en este punto como la cima de una colina, o quizás mejor aún (ya que no es realmente una "colina" per se, que requeriría una atracción gravitatoria negativa o un punto antigravitatorio), como una superficie casi plana con pendientes cada vez más empinadas. pendiente hacia sus cuerpos masivos progenitores, en nuestro caso el Sol y la Tierra. En otra analogía, ¿cuál es el lugar más seguro para pararse si corre el riesgo de ser arrastrado por una avalancha? En la cima plana de una colina empinada, por supuesto.

Esto es muy diferente a orbitar alrededor de la Tierra en LEO (órbita terrestre baja), donde se encuentra la Estación Espacial Internacional (ISS);

• Primero, las órbitas cercanas a la Tierra atraen mucho más polvo interplanetario que puede ser capturado gravitacionalmente temporalmente en su órbita o al menos cruzarse con las órbitas cercanas a la Tierra, dependiendo de su trayectoria y velocidad relativa. Explico un poco más sobre esto en Estacionar un telescopio en un punto de Lagrange: ¿es una buena idea desde el punto de vista de los desechos? .

• En segundo lugar, SEL2 es inestable y requiere un mantenimiento constante de la posición (aunque debido a la "planitud" del espacio allí, esto es relativamente económico en términos del delta-v requerido). Por lo tanto, los desechos orbitales de los objetos hechos por el hombre no permanecerían allí por mucho tiempo y rápidamente gravitarían (caerían) lejos de la región. También tendrían una velocidad relativa lenta, ya que no existe una "órbita retrógrada" alrededor de los puntos de Lagrange.

• Y finalmente, JWST no será el primer objeto hecho por el hombre que navegó por la región. Otros observatorios espaciales estaban en posición en SEL2 antes, como Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), el Observatorio Espacial Herschel, el Observatorio Espacial Planck , actualmente está ocupado por Gaia de la ESA en un régimen orbital Lissajous , y las misiones futuras incluyen (además de JWST), Euclid de la ESA y el telescopio de sondeo infrarrojo de campo amplio (WFIRST) de la NASA.

JWST no está indefenso ante colisiones con escombros y micrometeoritos

Aún así, incluso con todo lo dicho, no se excluye la colisión con objetos en tránsito a través de la región SEL2, por lo que hay algunos mecanismos de defensa que JWST tendrá disponibles para él y sus espejos;

• La más obvia es que desplegará un gran parasol de varias capas que se mantendrá apuntando hacia el Sol, como sugiere el nombre. Sin embargo, la popa de la nave no será simplemente estos parasoles desplegables en forma de vela, sino que también albergará estructuras más robustas, como el subsistema de comunicaciones del observatorio, el subsistema de navegación y los motores, etc. Todos ellos deberían proteger los espejos de aproximadamente la mitad de los vectores de impacto, mientras apuntan en la otra dirección.

• La órbita del halo está, como se mencionó, inclinada aproximadamente 90 ° con respecto al plano Sol-Tierra, lo que significa que el JWST solo pasaría el plano en el que la mayoría del polvo heliocéntrico transitorio orbitaría a esa altitud orbital dos veces durante cada uno de sus grandes 800,000 km ( 500,000 mi) órbita de radio, y solo por una duración relativamente corta. Cualquiera de estos polvos interplanetarios heliocéntricos en tránsito por SEL2 también tendría una velocidad relativamente pequeña hacia el observatorio. La velocidad radial de SEL2 es de aproximadamente 30,08 km/s ($v_o \approx {2 \pi a \over T}$), mientras que la velocidad orbital en la Tierra + 1,5 millones de km de altitud heliocéntrica es de aproximadamente 29,64 km/s ($v_o \approx \sqrt{\frac{GM}{r}}$). Entonces, en teoría, estamos hablando de una velocidad de impacto en el rango de 440-445 m/s, o alrededor de 1,5 veces la velocidad del sonido a nivel del mar en la Tierra. En términos de posibles velocidades relativas de los desechos hechos por el hombre en LEO, este es aproximadamente un 99,9% más pequeño potencial cinético ($E_\text{k} =\tfrac{1}{2} mv^2$) por la misma masa de escombros que en LEO con escombros retrógrados que golpean satélites progrados hasta a 15,4 km/s (por ejemplo, la ISS orbita a aproximadamente 7,7 km/s, o 4,8 mi/s).

• Los objetos cercanos a la Tierra (NEO) más grandes, por supuesto, seguirán siendo rastreados por observatorios terrestres y en órbita, y no hace falta decir que JWST puede detectar incluso los NEO de superficie más oscuros por sí solos que son difíciles de detectar en el espectro visual (aunque eso no será su misión, la mayoría de las nuevas detecciones de NEO siguen siendo por casualidad), ya que hará observaciones en el rango infrarrojo y puede detectar la firma de calor irradiado y reflejado de estos objetos. En caso de que se pronosticara una colisión con un objeto más grande y la trayectoria de este objeto estuviera bien establecida, el JWST podría completar maniobras para evitar colisiones con sus propios propulsores, si fuera necesario.

Y hay otras opciones de gestión de riesgos disponibles para JWST, incluida la preparación de análisis de conjunción para posibles colisiones con otros satélites, el mantenimiento de la estación en SEL2 o su intersección (no serán muchas, pero aún se hará, no hay dudas al respecto), la planificación de su mantenimiento de posición y maniobras de actitud para evitar peligros y proteger sus partes más sensibles contra escombros, polvo interplanetario, micrometeoritos, eventos solares y cósmicos y otras amenazas detectadas, cuando, donde y según sea necesario. Pero en un sentido general, SEL2 es un lugar relativamente seguro para compararlo con las órbitas cercanas a la Tierra, en lo que respecta a los desechos orbitales y los impactos de micrometeoritos, según su pregunta.