6 de junio de 2019
Sin la atmósfera en el camino, la NASA puede tomar algunas de las imágenes más precisas disponibles desde el espacio. La tecnología detrás de la fotografía espacial debe superar a la de las cámaras terrestres. Los equipos de fotografía en el espacio exterior son más difíciles de reparar. Para garantizar que todo esté listo para formar parte de un programa de exploración espacial, los dispositivos deben someterse a pruebas exhaustivas. Descubra más sobre las cámaras y otros equipos utilizados en el espacio y los rigurosos estándares que deben cumplir.
¿De Qué Cosas en el Espacio Ha Tomado Fotos la NASA?
A lo largo de los años, la NASA ha tomado fotografías de varios cuerpos en el espacio, algunos de la Tierra y otros de la órbita. Entre las más conocidas están las imágenes que han capturado la imaginación del público al mostrar objetos de maneras que la mayoría de la gente en la Tierra no puede imaginar. Muchas de estas imágenes se han convertido en iconos culturales que ayudaron a cambiar la perspectiva de la gente de la Tierra y su lugar en el universo.
Earthrise
astronautas del Apolo 8 tomaron esta famosa foto en 1968 mientras orbitaban la luna. Muestra a la Tierra elevándose sobre el horizonte lunar como una luna gibosa creciente sobre la Tierra. Esta imagen pone en perspectiva lo pequeño que parece nuestro planeta desde el espacio. Hasta la imagen, pocos podían imaginar la Tierra como algo tan pequeño que una sola fotografía podría capturarla.
Poco después de que el público viera la imagen, se lanzó el movimiento ambiental. El autor Jeffrey Kluger y muchos otros atribuyen a la imagen de Earthrise este evento. Solo dos años después de que la tripulación del Apolo 8 tomara la foto, los defensores del medio ambiente establecieron el primer Día de la Tierra el 22 de abril de 1970.
Astronautas
Mucho antes de los selfies con teléfonos celulares, los astronautas se tomaron fotos a sí mismos y a los demás durante su trabajo en el espacio. Ya sea flotando en una estación espacial o dando pasos en la luna, los astronautas han documentado sus esfuerzos en imágenes que la NASA ha compartido con el público.
Algunas imágenes, como las huellas humanas en la luna, inspiran. Otros, como los de los astronautas que duermen boca abajo en la Estación Espacial Internacional, muestran la realidad de vivir en el espacio. A través de estas imágenes, las personas en la Tierra pueden ver las vidas que viven los astronautas, al tiempo que les dan una idea de lo que experimentarán los humanos que viajan por el espacio en el futuro.
Nebulosas
Las fotos tomadas de la cámara avanzada para sondeos del Telescopio Espacial Hubble, el ACS de HST, muestran una amplia gama de longitudes de onda desde ultravioleta hasta visibles, lo que permite tomar fotografías de nebulosas. Estos cuerpos son el lugar de nacimiento de las estrellas. Ver estos viveros de estrellas pone a una figura celestial como el Sol en la perspectiva de cualquier otra estrella de tamaño mediano.
Sin embargo, las fotografías de la nebulosa tienen otro propósito que filosófico. Las formas de las nebulosas parecen vagamente similares, pero siguen siendo drásticamente diferentes de cualquier cosa en la Tierra. Los nombres de estos cuerpos insinúan sus posibles semejanzas, como los Pilares de la Eternidad, que es solo una parte de la Nebulosa del Águila. Las fotos de estos cuerpos dan testimonio de la belleza sorprendente e inesperada más allá de la atmósfera de la Tierra.
Superficies planetarias
Los rovers enviados a otros planetas y lunas han capturado fotografías de los paisajes y enviado esas imágenes a la Tierra. Por ejemplo, Sojourner y Pathfinder enviaron imágenes a la NASA desde la superficie de Marte en 1997. Tan detalladas como las imágenes satelitales se han vuelto, la visualización de planetas y lunas directamente desde la superficie permite que las imágenes muestren con mayor precisión las alturas relativas de las montañas y las profundidades de los cráteres.
Las primeras imágenes de la superficie marciana sorprendieron a muchos que esperaban vistas de una civilización alienígena. Pero esas fotografías también ilustraban la inmensidad de un mundo sin los efectos de la intemperie de la lluvia que tenemos aquí en la Tierra. El paisaje marciano seco y polvoriento sigue fascinando a aquellos en la Tierra que estudian detenidamente las imágenes enviadas desde la misión de aterrizaje más reciente.
Vistas orbitales cercanas
Las imágenes de sondas espaciales, como la Voyager 1 y 2, mostraron detalles mucho más altos de planetas y lunas en el sistema solar que los telescopios terrestres. En 1979, el Voyager 1 pasó por la luna volcánica de Júpiter Io y capturó una erupción volcánica coincidente que creó un penacho muy por encima de la superficie. Aunque la NASA no se propuso tomar tales imágenes, se convirtió en la primera imagen de un volcán en cualquier lugar fuera de la Tierra.
Imágenes del espacio profundo
En 2004, el Telescopio Espacial Hubble dedicó 1 millón de segundos a capturar una exposición del espacio profundo que mostraba más de 10.000 galaxias. El telescopio requirió 400 órbitas de la Tierra para capturar completamente la imagen. Aunque necesitaba una larga exposición, esta imagen capturó la imaginación de los espectadores de todo el mundo.
Así como la imagen de la Salida de la Tierra mostraba al planeta lo suficientemente pequeño como para caber en una sola foto, la famosa imagen del HST mostraba la inmensidad del universo y la insignificancia de nuestra propia galaxia Vía Láctea. La Tierra gira alrededor de una estrella que es uno de los miles de millones en el universo. Esta foto inspira una exploración espacial continua y posterior en busca de otros planetas similares a la Tierra que probablemente existan más allá del sistema solar.
Imágenes de fondo
No todas las imágenes implican luz visible. En 1992, el Explorador de Fondo Cósmico de la NASA mostró radiación de microondas, un remanente del Big Bang. Esta imagen le ganó a la NASA un Premio Nobel en 2006 por sus contribuciones a la ciencia. Mientras que otras fotos muestran solo lo que los humanos pueden ver, la imagen de microondas en el universo muestra el espectro más allá de la luz visible. Mostró vestigios del Big Bang que permanecen hoy en día, en todo el universo, a la espera de una cámara con la lente adecuada para verlos.
Cometas
La NASA no solo ha tomado imágenes de cometas que pasan, sino que también ha capturado primeros planos de estos cuerpos. El 4 de julio de 2005, la NASA hizo una foto de un proyectil golpeando el núcleo rocoso del Cometa Tempel 1. También capturó el Cometa Shoemaker-Levy golpeando Júpiter en 1994.
La vista de cerca de un cometa cambió la opinión de muchas personas sobre estos cuerpos celestes. Si bien generalmente los vemos desde la Tierra como solo rayas brillantes, ver la roca que forma el núcleo da una imagen más clara de lo que son los cometas.
Tierra
Los satélites en órbita fotografían regularmente la superficie de la Tierra. La serie de satélites Landsat de la NASA ha orbitado y capturado imágenes de la Tierra de manera constante desde el lanzamiento del programa en 1972.
Hoy en día, el programa Landsat no es el único que toma imágenes satelitales de la Tierra. Los satélites comerciales y de seguridad hacen lo mismo. A menudo, sin embargo, solo comparten sus fotos con clientes o gobiernos, respectivamente. Estos satélites de tamaño pequeño y mediano no tienen la capacidad de larga duración de un cuerpo más grande que orbita el planeta, pero aún necesitan durabilidad y cámaras duraderas para seguir siendo útiles el mayor tiempo posible.
El Sol
Para capturar adecuadamente imágenes del Sol, la NASA utiliza instrumentos especiales. Con estos, puede fotografiar vistas espectaculares de erupciones solares y manchas solares. Estas imágenes muestran al Sol como algo más que una bombilla y un calentador para el planeta. A través del monitoreo de fotos solares, los investigadores pueden aprender más sobre las operaciones que crean energía para el Sol.
¿Cómo Toman Fotos en el Espacio?
¿Cómo toman fotos los astronautas en el espacio? La respuesta depende de la aplicación. En la Estación Espacial Internacional, o ISS, los astronautas toman fotos rápidamente fuera de la ventana. Debido a que la Estación Espacial Internacional se mueve tan rápido, los astronautas no tienen tiempo para configurar una cámara para una toma o cambiar de lente. Para asegurarse de capturar una gran toma, los astronautas siempre tienen ocho cámaras listas en la cúpula de la estación espacial, para que alguien pueda tomar una cámara y tomar una foto cuando sea necesario.
Cuando se trata de tomar fotos desde el Telescopio Espacial Hubble, el dispositivo cuenta con varias cámaras para tomar fotos del espacio. En lugar de actuar como un telescopio visual como el que usan los astrónomos en la Tierra, el HST funciona más como una cámara digital para capturar imágenes en el mismo método que una cámara de teléfono celular. Las ondas de radio luego transmiten estas imágenes digitales a la Tierra. Las imágenes digitales requieren múltiples instrumentos para tomar fotos, incluidas cámaras de luz visible, sensores infrarrojos y detectores de calor.
Los tipos de sensores y cámaras en el Telescopio Espacial Hubble son esenciales porque el equipo en el HST necesita durar años. Sólo se han previsto cinco misiones de mantenimiento para reparar el telescopio desde su lanzamiento en 1993.
¿Qué Materiales Utiliza el Telescopio Espacial Hubble?
Los materiales en el HST deben soportar oscilaciones de temperatura de más de 100 grados en cada órbita alrededor de la Tierra. Además, el exterior del Hubble es bombardeado por la radiación del Sol sin protección de la atmósfera que tienen los telescopios terrestres.
La estructura del telescopio en sí es solo una fina capa de aluminio, pero en el exterior hay capas de aislamiento. Una capa consiste en mantas, también conocidas como aislamiento multicapa, o MLI. Con el tiempo, las áreas del IML se descompusieron a causa de la exposición a la radiación y las variaciones de temperatura. En lugares donde este aislamiento necesitaba reparación o reemplazo, los astronautas parchearon el HST con nuevas capas de manta externas.
El armazón esqueleto mantiene la piel alejada de los instrumentos del interior. Hecho de epoxi de grafito, este armazón tiene una textura ligera, pero fuerte. En la Tierra, los equipos deportivos, como las raquetas de tenis, los cuadros de bicicleta y los palos de golf, utilizan epoxi de grafito en su construcción para combinar resistencia, longevidad y bajo peso.
Los instrumentos que no sean cámaras ayudan al HST a moverse y apuntar a los cuerpos necesarios. Los sensores de guía fina permiten que el HST se mantenga dirigido a la cosa que está fotografiando mediante el uso de distancias entre el cuerpo objetivo y las estrellas guía cercanas. Para estudiar los agujeros negros, el HST necesita separar la luz en su espectro de color con el espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial. También a bordo del HST hay un sensor de calor llamado cámara de infrarrojo cercano y espectrómetro multiobjeto. El espectrógrafo de orígenes cósmicos observa las partes de la radiación ultravioleta para estudiar los gases del universo. Además de estos, HST cuenta con cámaras de fotografía espacial para capturar imágenes desde más allá de nuestro sistema solar.
¿Qué cámaras hay en el HST?
Dos cámaras principales de luz visible en el HST ayudan a capturar las imágenes más conocidas de este telescopio. Tanto la cámara avanzada para encuestas, ACS, como la cámara de campo amplio 3, o WFC3, permiten a los científicos de la Tierra tomar fotos desde el espacio.
El ACS cuenta con tres cámaras: cámaras de campo amplio, ciegas solares y de alta resolución. La cámara de alta resolución se desconectó en 2007, y los astronautas no pudieron arreglarla durante las reparaciones de las cámaras del ACS en 2009. La cámara de campo amplio toma grandes imágenes del universo. Cuando la radiación solar interfiere con la luz ultravioleta, los científicos utilizan la cámara ciega solar, que captura estrellas calientes y otros cuerpos emisores de rayos ultravioleta. La cámara de alta resolución podría tomar fotos dentro de las galaxias. El WFC3 reemplaza parte de esta función.
La cámara principal del Telescopio Espacial Hubble, la WFC3, puede capturar imágenes en una amplia gama de espectros de luz: ultravioleta cercano, visible e infrarrojo cercano. Las imágenes del WFC3 y el ACS se combinan para dar a los astrónomos una imagen más clara del universo de lo que cualquiera de las cámaras puede lograr por sí sola. El WFC3, sin embargo, ha experimentado algunos problemas últimamente. La cámara se apagó en otoño de 2018 debido a un problema de hardware. Mientras que el Hubble tiene electrónica de respaldo a bordo, los astronautas tienen que reparar problemas significativos en el HST.
¿Cómo pueden las Cámaras Soportar el Entorno Hostil?
Para soportar las duras condiciones, el HST cuenta con mantas aislantes fuera de su estructura de aluminio. Tanto el aislamiento multicapa como las nuevas capas de manta exterior protegen el interior del telescopio. Dentro de la estructura, los instrumentos tienen la protección adecuada para operar con seguridad.
Los componentes duraderos y los sistemas de respaldo garantizan que las cámaras del HST puedan funcionar con la menor intervención humana posible. Debido a que estas cámaras no son lo mismo que una película terrenal o cámaras digitales, toman fotos de manera diferente.
¿En Qué Se Diferencia la Fotografía en el Espacio de la Fotografía en la Tierra?
La fotografía espacial tiene muchos factores que se superponen con la toma de imágenes de la Tierra, y otros que difieren. En el espacio, la atmósfera no oculta la luz solar, por lo que todo parece más brillante y claro. La velocidad de la estación Espacial Internacional o del transbordador también influye en la rapidez con que los astronautas deben capturar imágenes. Tienen segundos antes de que la nave pase por el lugar fotografiado. No hay tiempo para cambiar las lentes de la cámara o quitarse las tapas de las lentes antes de tomar una foto.
Cuando se trata del HST, la cámara de fotografía espacial no funciona como una cámara estándar basada en película. El HST tiene una lente que se abre para admitir la luz. Los científicos utilizan múltiples filtros para capturar información. Después de que el HST transmita estos datos a la Tierra, los científicos combinan los datos y agregan color en función del filtro por el que entró la luz. Si se ven desde lejos, las galaxias no parecerían tan vibrantes como las fotos con corrección de color. Sin embargo, un espectador más cercano a algunas galaxias probablemente vería colores cercanos a las imágenes del HST.
¿Qué Procedimientos De Prueba Tendrían Que Someterse Las Cámaras Antes De Ser Lanzadas Al Espacio?
Al probar el espacio de las cámaras, entran en juego varios factores. Los dispositivos deben ser lo suficientemente duraderos para resistir los rigores de los viajes espaciales y las condiciones en órbita. Como cualquier cosa destinada al espacio, las cámaras deben pasar por rigurosas condiciones de prueba antes de obtener la aprobación para su uso. La simulación de las duras condiciones y la prueba de los materiales utilizados para construir las cámaras ayudan a verificar que las cámaras estén listas para su uso en el espacio.
En NTS, ofrecemos pruebas de materiales para verificar la durabilidad de los materiales utilizados en la fabricación de componentes de naves espaciales. Algunos programas de pruebas de materiales que ofrecemos incluyen los siguientes:
- Composición
- Corrosión
- Fatiga
- Inflamabilidad
- Flexión
- Impacto
- Exposición al ozono y al gas
- Cizallamiento
- Tracción/compresión
- Térmico
- Análisis termomecánico
Nuestras instalaciones cuentan con el equipo para garantizar que los materiales utilizados en la industria aeroespacial se adhieran a las directrices de la FAA y RTCA DO-160. La Asociación Americana de Acreditación de Laboratorios certificó nuestros laboratorios bajo la norma ISO / IEC 17025. Al probar los materiales en busca de espacio, puede verificar que las estructuras tengan la durabilidad para durar en el entorno hostil.
Otro medio de hacer que ciertos materiales y piezas terminadas estén listos para el espacio es realizar simulaciones espaciales. Una cámara de vacío térmico permite realizar pruebas de naves espaciales y sus componentes en un entorno similar al del espacio y la parte más externa de la atmósfera terrestre. La radiación solar, las temperaturas frías y un alto vacío son las condiciones que experimentan los materiales o dispositivos examinados.
Estos ajustes pueden crear reacciones en los materiales de la nave espacial que no se ven en la Tierra. Por ejemplo, las temperaturas elevadas y el vacío aumentan las posibilidades de desgasificación por reacciones de gas. Al reconocer cuándo se produce la desgasificación, las pruebas de simulación espacial pueden predecir fallas en naves espaciales. El examen de desgasificación es crítico, ya que es una de las causas más comunes de fallas en este tipo de naves.
Las temperaturas extremas también son cruciales porque los satélites en órbita experimentarán calor y frío cuando estén expuestos a la luz solar o no. Las temperaturas en nuestra cámara de pruebas tienen un rango de -320 a 1,000 grados Fahrenheit, con la posibilidad de probar explosiones de hasta 10,000 grados Fahrenheit. La nave que puede soportar estas condiciones puede soportar fácilmente el calor y el frío del espacio.
Las pruebas de vacío térmico, como las que llevamos a cabo, han sido un pilar del programa espacial de los Estados Unidos desde su creación, y en NTS, tenemos 50 años de experiencia probando productos para la industria aeroespacial y otros para ver qué tan bien pueden resistir entornos extremos. La realización de programas de prueba en cámaras de vacío térmico no es lo único que hacemos. En NTS, ofrecemos pruebas similares para llevar las naves espaciales y otros dispositivos a sus límites.
¿Qué Pruebas Similares Ofrece NTS?
Para que cualquier nave espacial llegue a su destino, su sistema de propulsión debe funcionar. Los materiales de prueba para el espacio requieren varias comprobaciones de componentes. La nave debe moverse como se espera, ya sea que tengan una tripulación a bordo o no. Parte del proceso de evaluación de los sistemas de propulsión requiere ver cómo funcionan en las mismas condiciones en el espacio. La simulación espacial es vital para las pruebas de propulsión, al igual que lo es para verificar la integridad de la estructura de una nave.
Las pruebas de propulsión requieren que el motor permanezca inmóvil mientras mide su potencia. Utilizamos pruebas estáticas para evaluar el rendimiento fundamental del motor. A continuación, el sistema pasa a nuestro sistema de medición de empuje, que es capaz de trabajar con sistemas de hasta 50,000 libras de empuje. Debido a que estos sistemas crean altos niveles de ruido, utilizamos conductos refrigerados por agua para amortiguar el sonido y crear una instalación de pruebas más silenciosa.
Otro aspecto crítico de las pruebas de naves espaciales es la evaluación de satélites. Podemos probar naves en órbita grandes y pequeñas, aunque estas categorías tienen requisitos diferentes. Los satélites más grandes permanecen en órbita geoestacionaria durante al menos 10 años, pero las naves más pequeñas sólo duran entre unas pocas semanas y cuatro años y orbitan a niveles bajos o medios. La duración de vida más corta y las órbitas más bajas significan que los satélites pequeños y medianos tienen exposiciones ambientales diferentes en comparación con los de niveles más altos.
Los satélites de órbita terrestre baja y media requerirán configuraciones diferentes para la simulación espacial que los dispositivos de órbita geoestacionaria más grandes. Nuestras instalaciones de simulación espacial permiten personalizar las condiciones para garantizar pruebas realistas antes de que una nave espacial entre en órbita.
Hable con un Experto en Pruebas de Cámaras de Fotografía Espacial y Procedimientos similares
Si tiene alguna pregunta sobre nuestros métodos de prueba, certificaciones, ingenieros o gestión de nuestra cadena de suministro, contáctenos en línea a través de nuestro formulario pregunte a un experto. Si decide que su empresa se beneficiaría de nuestros programas de prueba, solicite un presupuesto a NTS. Con 50 años de experiencia en el desarrollo de pruebas y simulaciones aeroespaciales, tenemos las capacidades para garantizar que sus productos estén listos para la propulsión aeroespacial y el entorno hostil más allá de la Tierra.