El futuro es brillante para la astronomía y muy caro (artículo de opinión)

La astronomía tiene un futuro brillante.

El universo se está revelando con exquisito detalle gracias a la actual generación de grandes telescopios ópticos, que se remontan a cerca del big bang. Hay esperanza de que los misterios de materia oscura y energía oscura Será resuelto. Miles de exoplanetas Se han descubierto y los astrónomos pueden estar acercándose a la primera detección de vida más allá de la Tierra.

Sin embargo, las observaciones en la frontera cósmica implican objetivos extremadamente débiles y los astrónomos siempre están ávidos de más luz. Para seguir mirando más allá de los confines desconocidos del universo, la próxima generación de telescopios gigantes en tierra y en órbita costará cada uno de ellos miles de millones de dólares. Ese precio está provocando una colisión entre las aspiraciones científicas y las realidades fiscales.

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El costo del vidrio grande

Durante la mayor parte de la historia de la astronomía hasta 1980, hubo un aproximado Escalado del coste del telescopio con el diámetro del espejo., donde el costo era igual al diámetro del telescopio multiplicado por la potencia 2,8. Eso significaba que si el tamaño se duplicaba, el coste se multiplicaba por siete, y si el tamaño se triplicaba, el coste se multiplicaba por veintidós. Mucha gente dudaba que un telescopio más grande que el palomar 5 metros alguna vez se construiría.

Sin embargo, en las últimas cuatro décadas, los costos de los telescopios han aumentado a un ritmo menor con el tamaño, rompiendo la curva de costos anterior. El innovaciones Lo que llevó a este cambio fueron los espejos más delgados y livianos, la práctica de hacer una gran área de recolección a partir de un mosaico de espejos más pequeños, usando optica rapida para permitir diseños de telescopios más compactos y reducir el tamaño de los recintos de los telescopios. Gracias a estas innovaciones, dieciséis telescopios con diámetros entre 6 metros y 12 metros fueron construidos entre 1993 y 2006.

La búsqueda de telescopios gigantes

La próxima generación de telescopios extremadamente grandes tendrá 100 veces la potencia de captación de luz y 10 veces la calidad de imagen del Telescopio Espacial Hubble. Sin embargo, se encuentran con serios problemas de financiación. Hay dos proyectos liderados por Estados Unidos con socios internacionales. El Telescopio de treinta metros (TMT) utiliza un diseño con 492 segmentos de espejo. Se enfrenta a vientos en contra de la oposición de hawaianos nativos a la construcción de otro gran telescopio en Mauna Kea, que consideran un lugar sagrado. Otro proyecto, el Telescopio gigante de Magallanes (GMT), combina siete espejos de 8,4 metros para crear una apertura efectiva de 25 metros.

El proyecto TMT está estancado mientras se negocia una manera de comenzar la construcción en Hawaii. El GMT y otro gran telescopio que se está construyendo en Chile, el Observatorio Rubin, se enfrentan a costes cada vez mayores. La pandemia, la inflación y los problemas de la cadena de suministro son los culpables. TMT y GMT costarán cada uno unos 3.000 millones de dólares. Ambos cuentan con apoyo filantrópico, pero también dependen de financiación federal. Durante un tiempo, la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) apoyó ambos proyectos. Pero recientemente, el Junta Nacional de Ciencias fijó un límite de 1.600 millones de dólares para el apoyo federal a grandes telescopios y dio a la NSF hasta mayo para decidir qué proyecto apoyar. Un gran telescopio será abandonado en el frio.

Mientras tanto, los europeos se encuentran bien. El Telescopio extremadamente grande (ELT) es un tercer telescopio gigantesco, actualmente en construcción en Chile. El ELT no enfrenta obstáculos financieros ya que está siendo construido por el Observatorio Europeo Austral, que está financiado por un tratado intergubernamental. Con 39 metros de diámetro, el ELT es el mayor de los tres telescopios y será completado primeroen 2028.

El telescopio que se comió la astronomía

Los telescopios espaciales cuestan mil veces mas por kilogramo que los telescopios terrestres, pero valen su alto precio. Estos telescopios se benefician de la oscuridad total del entorno espacial y muchas formas de radiación que estos telescopios pueden observar, como los rayos gamma, la luz ultravioleta y la radiación infrarroja, no pueden penetrar la atmósfera de la Tierra para llegar a los telescopios terrestres.

Uno de esos instrumentos, el Telescopio Espacial Hubble, ha alcanzado un coste total de 16 mil millones de dólares desde que el Congreso de Estados Unidos aprobó su misión en 1977. Otro, el Telescopio James Webb de la NASA, enfrentó retrasos y desafíos técnicos, y su presupuesto se disparó a 5 mil millones de dólares. Su precio le ayudó a ganarse el sobrenombre de “El telescopio que se comió a la astronomía.”- y eso fue en 2010. En el momento de su lanzamiento en 2021, el etiqueta de precio se había duplicado hasta alcanzar los 10.000 millones de dólares.

La NASA tiene otras misiones interesantes en proyecto. El Telescopio espacial romanocon un espejo de 2,4 metros pero cien veces el campo de visión del Hubble, probablemente cueste más de $3 mil millonesy el Observatorio de los mundos habitablesdiseñado para “olfatear” las atmósferas de planetas similares a la Tierra en busca de rastros de biología, llegará alrededor $11 mil millones.

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Estas misiones de telescopios espaciales le dan un gran mordisco a Presupuesto de la NASA eso ha sido en declive durante veinte años. Al igual que ocurre con los límites presupuestarios del NSF, los grandes proyectos de capital dejan menos dinero para gastar en otras formas de investigación. Pero el sector privado puede venir al rescate. La nave espacial de SpaceX podría usarse para lanzar un espejo de 6,5 metros de una sola pieza, evitando los complicados y costosos espejos plegables utilizados por JSWT. Las mismas innovaciones utilizadas con los telescopios terrestres podrían reducir el costo de telescopios en el espacio.

Mientras enfrentan los costos de ver el universo distante y rocas que regresan de un planeta cercano, los astrónomos y científicos planetarios regresan a la Tierra con un golpe. Si bien parece ser una edad de oro para la astronomía, el brillo se ve empañado por el costo de todo ese oro y las difíciles concesiones que deben hacerse en una época de austeridad fiscal.