La misión Gaia despega para elaborar un mapa en 3D de nuestra galaxia

Puntual y sin contratiempos, el satélite Gaia ha sido lanzado este jueves a las 10:12h (hora peninsular española) a bordo del lanzador Soyuz-Fregat desde el Puerto Espacial Europeo, en la Guayana Francesa. El satélite, desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA), llegará a su destino a 1,5 millones de kilómetros de distancia dentro de un mes, aunque en el trayecto "encenderá sus instrumentos y empezaremos a recibir datos sobre mediciones de ángulos", explica José Hernández, Ingeniero de Operaciones y Calibración de Gaia de la ESA.

La misión principal de Gaia es confeccionar un mapa dinámico tridimensional de nuestra galaxia. Realizará un censo de mil millones de estrellas con una precisión de 20 microsegundos de arco, lo que equivale a poder observar desde la Tierra el pulgar o la pupila de una persona en la Luna.

Durante cinco años Gaia realizará unas 70 observaciones de cada estrella, registrando su posición, brillo y temperatura de color. El catálogo de los mil millones de estrellas apenas representa el 1% de las que se supone existen en la Vía Láctea, pero aún así es un salto cuantitativo y cualitativo enorme respecto al censo anterior: las 118.218 que retrató en los años 90 el satélite Hipparcos, el antecesor de Gaia.

Gaia dispone de dos telescopios con capacidad estereoscópica que apuntan a dos extremos de universo pero que trabajan como si fueran uno. El satélite hará cuatro rotaciones completas al día para cubrir una esfera celeste.

Cada telescopio está formado por 10 espejos de varios tamaños y formas situados alrededor de una estructura de 3,5 metros de ancho. La luz de cada estrella se redirige de un espejo a otro hasta llegar a los detectores del instrumento principal. Investigadores de las universidades de Santiago de Compostela y A Coruña han diseñado un modelo a escala para mostrarlo.

1.000 millones de píxeles

Los dos telescopios enfocan la luz a un mismo plano focal formado por un mosaico de 106 CCD. Cada uno de estos CCD es del tamaño de una tarjeta de crédito pero más finos que un cabello y, en conjunto, suman una resolución de 1.000 millones de píxeles. Se trata del mayor plano focal enviado al espacio.

La construcción del satélite, de unos dos mil kilogramos de masa, ha durado más de siete años y ha requerido un consorcio de 50 empresas, de las que nueve han sido españolas.

"España es el país con un mayor porcentaje de retorno industrial en GAIA: las empresas han logrado un 11,5% de los contratos, frente al 8,35% de contribución", ha destacado Jorge Lomba, jefe del Departamento de Programas Aeroespaciales Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) durante un acto informativo celebrado esta semana en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC) de la ESA en Villanueva de la Cañada, Madrid.

El valor de la aportación española también es cualitativo: algunos de los elementos críticos de Gaia, como el enorme parasol de 10 metros de diámetro que evita que el satélite se caliente por el sol, son de fabricación española.

En concreto, las empresas españolas con participación en Gaia son –en orden alfabético– Alter (programa completo de calificación de láser DFB y del SLED); EADS-Astrium-CRISA (módulos de electrónica de proximidad que acompañan a cada uno de los 106 CCDs); EADS-Casa Espacio (estructura y cableado del módulo de servicio y la antena de alta ganancia)y ELECNOR-DEIMOS (procedimientos operacionales y desarrollo de la base de datos de la TT&C).

También GMV (contribución desarrollo de las operaciones científicas en ESAC); MIER (amplificadores de potencia de la antena activa); Rymsa (antenas de telemetría y telecomando); Sener (parasol desplegable y mecanismos de alineación del espejo secundario) y TAS-E (unidad de distribución de la señal de reloj).

En cuanto a la producción científica, la colaboración científica española está liderada por la Universidad de Barcelona y se centra en la simulación, el núcleo del procesado, la calibración fotométrica y la producción del catálogo final. Una docena de instituciones académicas españolas están implicadas en la misión, organizadas a través de la Red Española Gaia.

Además, una de las antenas de espacio profundo de la ESA, la de Cebreros (Ávila) –la otra está en Nueva Norcia (Australia)–, recibirá los 50 gigabytes de datos que cada día enviará a Tierra Gaia. La información que llegue a Cebreros será rebotada al ESAC, que la enviará a su vez al Consorcio para el Procesado y Análisis de los Datos (DPAC), distribuido por diferentes puntos de Europa y del que forman parte 440 investigadores, más del 10%, españoles.

Un catálogo cósmico

Aunque su objetivo principal es cartografiar las estrellas, Gaia también captará exoplanetas –cerca de 15.000–, asteroides, cometas, galaxias lejanas, estrellas fallidas, supernovas, cuásares y otros objetos desconocidos. Sus observaciones permitirán saber más acerca de la historia y la evolución de la Vía Láctea, y servirán para comprobar la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

"En todos los campos de la astrofísica –salvo en la observación solar– habrá una contribución de Gaia", asegura Jordi Torra, investigador principal de Gaia en España y catedrático de la Universidad de Barcelona. Esto incluye a la materia oscura, que conforma el 90% de la galaxia, uno de los grandes enigmas de la ciencia.

Los investigadores calculan que dentro de dos años dispondremos de los primeros datos científicos de la misión y, hacia el año 2022, estará listo el catálogo final de Gaia. Éste contendrá más de 1 petabyte de información, lo que se traduce en unos 200.000 DVD, que los astrofísicos del futuro tendrán que analizar e interpretar. Estos datos serán públicos y accesibles para toda la comunidad científica.

Antes, en julio del año que viene, los científicos empezarán a analizar las observaciones que Gaia haga de los polos eclípticos –los puntos de la esfera celeste que están encima y debajo del plano que contiene las órbitas del sistema solar–. "Va a observar esta zona para calibrar los instrumentos. Será la primera que captará", avanza Sarro Baro.

Esta misión es el resultado de dos décadas de trabajo y en ella participan instituciones españolas como la UNED, la Universidad de Barcelona (ICCUB-IEEC), las universidades de A Coruña, Cádiz y Pablo de Olavide (Sevilla), el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), CESCA y Barcelona Supercomputing Center.

En ESAC, el establecimiento de la ESA que alberga los equipos de las misiones de la División de Ciencia de la ESA, se llevarán a cabo varias etapas del procesado científico de los datos –una de las partes más complejas y sofisticadas de la misión, que implica el trabajo en red de cientos de científicos en toda Europa–.

Igualmente, será en ESAC donde se gestione y opere, poniéndolo a disposición de toda la comunidad científica mundial a través de seis centros repartidos por Europa. El producto final de Gaia estará disponible en la próxima década: el catálogo más preciso de la Vía Láctea con que jamás hayan soñado los astrónomos.

"Gaia traerá grandes avances en la comprensión de la inmensidad que nos rodea", subraya Luis Sarro Baro, uno de los cinco científicos de la UNED que participan en el proyecto.

El coste de la misíón ha sido de unos 650 millones de euros. Según los expertos, esto corresponde a poco más de un euro por persona de los países participantes pero revierte en una ganancia de 1,5 euros por cada individuo, sin olvidar el gran valor científico que representa.

Destino L2

Respecto al punto de destino de Gaia es una posición especial conocida como L2. Se trata de uno de los puntos de Lagrange, donde las fuerzas gravitacionales del Sol, la Tierra y la Luna se equilibran. También es un ambiente térmico estable y de radiacción moderada para proteger los instrumentos y disponer de una visión clara del univeso.

"Hay que hacer maniobras de corrección orbital alrededor de una vez al mes para mantenerse ahí, con la ayuda de propulsores", comenta a SINC José Fernández. El ingeniero recuerda que en L2 también están otros satélites como Herschel y Planck de la ESA o WMAP de la NASA, "aunque hay mucha distancia entre ellos y no supone un peligro como el de la chatarra espacial que orbita la Tierra". El futuro Telescopio Espacial James Webb (JWST) también se situará en ese punto.