Nuestro sistema solar está repleto de fenómenos asombrosos: la atmósfera tormentosa de Júpiter, sus nubes se enrollan como crema vertida en café caliente. Los delicados anillos de Saturno, los innumerables trozos de hielo y roca dispuestos como surcos en un vinilo. La aurora boreal en la Tierra, la colisión de partículas solares y moléculas atmosféricas que pintan el cielo nocturno con un verde fantasmal.
Pero algunas de las maravillas más fascinantes de nuestro vecindario cósmico son, en realidad, completamente invisibles.
Hay puntos en el espacio donde una peculiaridad de la física roza la hechicería, donde la Tierra y el sol han conspirado para producir un tipo especial de equilibrio. Ponga algo allí —un asteroide, una nave espacial, incluso una nube de polvo— y más o menos permanecerá allí, suspendido por las invisibles fuerzas de la gravedad.
Esas fuerzas nos han regalado cinco puntos especiales de este tipo cerca de la Tierra y, a finales de este mes, el nuevo telescopio espacial de la NASA se dirigirá al que se encuentra a un millón de millas de distancia, cuatro veces más lejos que la luna. A modo de comparación, Hubble, el telescopio espacial más famoso de la NASA, que ahora tiene más de 30 años, orbita a solo 340 millas sobre la Tierra. El telescopio espacial James Webb es el próximo Hubble, la misión más importante de la NASA en una generación, encargada de mirar más profundamente en el universo que nunca, y ha encontrado uno de los mejores lugares para estacionar en el cosmos. Desde aquí, el telescopio podrá verlo todo, desde los planetas de nuestro sistema solar hasta las galaxias más distantes del universo. Webb orbitará demasiado lejos para que cualquier astronauta pueda pasar si el observatorio se rompe. Pero la NASA ha decidido que en lo que respecta a las vistas panorámicas, este vale la pena el viaje.
Las perchas invisibles se conocen como puntos de Lagrange, nombrados en honor a uno de los matemáticos que resolvió su existencia a fines del siglo XVIII. “Normalmente, los objetos más cercanos al sol que la Tierra orbitarían más rápidamente, mientras que los objetos más alejados que la Tierra orbitarían más lentamente”, me explicó Neil Cornish, astrofísico de la Universidad Estatal de Montana. “Pero la combinación de los efectos gravitacionales de la Tierra y el sol en los puntos de Lagrange permite que los objetos orbiten al mismo ritmo que la Tierra”. En un punto de Lagrange, la gravedad pone un objeto al mismo paso con el viaje de la Tierra alrededor del sol.
Este es un fenómeno notable que los seres humanos no solo han descubierto que existe, sino que han logrado utilizar para sus propios fines. Las agencias espaciales a lo largo de los años han anclado todo tipo de misiones en los dos primeros puntos de Lagrange, conocidos como L1 y L2 para abreviar. “Es una forma realmente elegante de utilizar la gravedad del sistema solar”, me dijo Michelle Thaller, astrónoma del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. (L4 y L5, incluso más lejos, albergan un par de asteroides empujados allí por la naturaleza, mientras que L3, al otro lado del sol, está, según nuestro conocimiento actual, vacío.
L1, que se encuentra entre el sol y la Tierra, es el lugar perfecto para las naves espaciales que estudian el sol, y varias están pasando el rato allí en este momento. Pero para que Webb funcione correctamente, el telescopio debe funcionar en condiciones extremadamente frías. Entonces, los ingenieros han decidido enviar el observatorio a L2, que se encuentra al otro lado del planeta del sol, donde proteger una nave espacial del resplandor del sol es mucho más fácil. Para los entusiastas de la mecánica orbital, Webb residirá ligeramente fuera de la verdadera L2, que ocasionalmente puede quedar ensombrecida por la luna, un escenario que la NASA quiere evitar. El nuevo observatorio tiene un tanque lleno de gasolina para encender sus propulsores de vez en cuando, haciendo pequeños ajustes para que no se desvíe, pero la gravedad seguirá haciendo la mayor parte del trabajo para mantenerlo en su lugar.
El telescopio usará uno de los escudos solares más sofisticados jamás construidos, dividiendo el observatorio en dos partes: el lado que mira hacia la Tierra y el sol contendrá sistemas de propulsión y comunicaciones que pueden manejar el calor, mientras que el lado que mira hacia el espacio contendrá los espejos del telescopio y otros instrumentos que requieren frío absoluto. Tan marcadas son las diferencias entre estas dos partes del observatorio que, como dice la NASA explica con entusiasmo científico-geek, “¡casi se podría hervir agua en el lado caliente y congelar nitrógeno en el lado frío!” (Eso es un columpio de unos 600 grados Fahrenheit.)
Dado que una nave espacial ubicada cerca de L2 permanecerá, desde nuestra perspectiva, en el mismo lugar del cielo, la NASA puede comunicarse con Webb sin interrupciones. Pero si algo sale muy mal, los ingenieros solo pueden enviar comandos, no un equipo para ayudar. A diferencia del Hubble, que ha sido visitado y reparado por astronautas, Webb está demasiado lejos para alcanzarlo con cualquier tecnología actual, y no fue diseñado con escotillas y otras partes aptas para astronautas. Pero L2 es demasiado bueno para dejarlo pasar, por lo que la NASA está dispuesta a correr el riesgo. Con el sol y la Tierra detrás de ellos, los espejos chapados en oro de Webb tendrán una vista sin obstáculos del universo.
El sistema solar en su conjunto está salpicado de puntos de Lagrange. Todo lo que la naturaleza necesita para crear este andamio invisible son dos cuerpos celestes, ya sea una estrella y su planeta, o un planeta y su luna, o incluso una luna y su luna. Marte tiene cuatro asteroides en sus propios puntos de Lagrange, incluido uno encantadoramente llamado Eureka. Tetis, la quinta luna más grande de Saturno, mantiene dos lunas más pequeñas en su L4 y L5. Júpiter, que siempre batió récords, ha recolectado miles de asteroides en sus puntos de Lagrange, y la NASA lanzó recientemente una nave espacial para estudiar algunos de ellos. El físico Gerard O’Neill sugirió en la década de 1970 que la humanidad algún día podría mudarse a hogares flotantes en un punto de Lagrange entre la Tierra y la Luna.
Cornish sugiere un uso diferente y más realista de los puntos de Lagrange. Las propiedades especiales de la gravedad hacen que sea casi alarmantemente fácil para las naves espaciales moverse de un punto de Lagrange a otro, empujándose con una propulsión mínima. Una agencia espacial podría, teóricamente, mover un telescopio desde la lejana L2 hacia un punto de Lagrange mucho más cercano creado por la Tierra y la Luna, al que los astronautas les sería más fácil llegar. “Podríamos tener un taller de reparación, un cobertizo de mantenimiento, en L1 del sistema Tierra-Luna y posiblemente dar servicio a futuras misiones allí y luego enviarlas de regreso a L2”, dijo Cornish. La NASA ya ha aprovechado este camino celestial antes: a principios de la década de 2000, una nave espacial viajado a L1, entre la Tierra y el sol, recogió algunas partículas del viento solar y luego se deslizó hacia L2, donde permaneció estacionado hasta el día en Utah, cuando los científicos estaban listos para recibirlo. (La sonda terminó estrellándose en el desierto y rompiéndose en pedazos, pero esa es una historia diferente).
Para Thaller, la existencia de puntos de Lagrange proporciona un recordatorio visceral de la naturaleza fundamental del sistema solar: un lugar en constante movimiento. “Realmente te sientes como si estuvieras en estas pequeñas bolas que se precipitan por el espacio”, dijo Thaller. “Están haciendo este baile encantador, y … mientras bailan, hay estos puntos donde la gravedad se equilibra”. Y el hecho de que los humanos descubrieran cómo usar esos puntos para aprender un par de cosas sobre el universo, bueno, ¿no es bastante descabellado? Cornish piensa en Leonhard Euler y Joseph-Louis Lagrange, los matemáticos que primero dieron sentido a estos aparcamientos cósmicos. “Imagínense decirles que va a haber una nave espacial observando el universo”, dijo Cornish. “Si les dijeras, hace un par de cientos de años, que en realidad estamos haciendo uso de sus cálculos matemáticos, les dejaría boquiabiertos”.