En Titán, la luna gigante de Saturno, llueve metano líquido y otros hidrocarburos, tallando ríos, lagos y mares en un paisaje de agua helada. La compleja química de este mundo helado podría ser análoga al período en el que surgió la vida en la Tierra. o podría producir un tipo de vida completamente nuevo. E incluso más lejos, a años luz de distancia en el espacio profundo, un agujero negro destroza el núcleo ultradenso de una estrella muerta, deformando la estructura del espacio mismo y enviando ondas de espacio-tiempo que vuelan a través del universo.

En la Sala Limpia de Ensamblaje de Láser Espacial (SLAC) en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, la Rama de Láser y Electroóptica está construyendo láseres para la misión Dragonfly de la NASA a Titán y la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) de la Agencia Espacial Europea (ESA), que medirá ondas en el espacio-tiempo causadas por colisiones masivas.

SLAC de Goddard es un centro de experiencia para el arte y la ciencia de construir láseres para instrumentos avanzados para explorar entornos exóticos y extremos como los investigados por Dragonfly y LISA.

Los láseres son difíciles:no "quieren" funcionar, dice Barry Coyle, físico de la NASA Goddard.

"Todo tiene que ser perfecto, "Dijo Coyle.

Es por eso que ensamblarlos en un solo lugar es tan crítico para la eficiencia, tanto en producción como en costos. Esta es la idea detrás del SLAC, y fue concebido poco después del lanzamiento de ICESat-1. ICESat-1 albergaba el sistema de altímetro láser de geociencia, que fue producido en una instalación conjunta de la Universidad de Maryland y Goddard. Aunque el láser funcionó bien, Coyle dijo, producir sistemas láser para vuelos espaciales fuera de la NASA podría resultar caro e ineficaz.

Coyle dijo que él y otros se dieron cuenta de que estos gastos podrían reducirse si los láseres se produjeran en un laboratorio interno. Adicionalmente, se podría ahorrar tiempo y energía.

Pamela Millar, jefe de la Oficina de Tecnología de Ciencias de la Tierra, era el jefe de la sucursal de teledetección en ese momento y lideró el esfuerzo para asegurar la financiación para el SLAC, Dijo Coyle. Desde entonces, el laboratorio ha estado produciendo láseres.

En la actualidad, el equipo de Goddard está desarrollando un láser ultravioleta (UV) en el SLAC, el láser del espectrómetro de masas Dragonfly (DraMS), para la misión Dragonfly. La misión involucra un módulo de aterrizaje de helicópteros diseñado para múltiples paradas en la superficie de Titán. El módulo de aterrizaje siendo diseñado y construido en el Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins en Laurel, Maryland, Llevará un conjunto completo de instrumentos para muestrear materiales y desarrollar un mayor conocimiento de la composición de la superficie lunar y otras propiedades.

El ingeniero láser de Goddard, Matt Mullin, está trabajando actualmente en el láser DraMS, donde su trabajo diario implica construir o alinear hardware, construyendo el láser, o ejecutar pruebas en subcomponentes.

"Básicamente, el rayo láser UV se enfocará hacia abajo en una taza de muestra, que contiene algunos de los materiales de la superficie de Titán. El rayo desorberá compuestos moleculares de la muestra y excitará iones (átomos y moléculas con una carga eléctrica neta) para ser ingeridos en el espectrómetro de masas que los científicos pueden usar para detectar de qué se compone esa muestra. " él dijo.

El láser es emocionante porque está volando en una misión de New Frontiers, Dijo Mullin. El programa New Frontiers es una iniciativa de la NASA que tiene como objetivo financiar misiones que explorarán partes del sistema solar que se consideran de alta prioridad en la ciencia planetaria.

"Hemos enviado una sonda a Titán en el pasado, pero este instrumento y esta misión están destinados a resolver muchos de los misterios involucrados con esta luna realmente interesante siguiendo una exploración previa, "Dijo Mullin." Y ver si esta luna podría albergar alguna forma de vida sería muy interesante ".

Sin embargo, Las temperaturas extremadamente frías y el metano en la atmósfera de Titán y en su superficie representan obstáculos.

"¿Cómo se consigue un láser allí y cómo se hace funcionar allí?" Dijo Coyle. "Esos son los dos desafíos".

Es fundamental que el instrumento sea lo más pequeño posible y que se minimice el peso y el consumo de energía. Además de eso, los láseres necesitan las condiciones perfectas para funcionar correctamente.

"Eres como equilibrar un huevo en su extremo, siempre quiere no funcionar. Estás aprovechando fotones (partículas de luz) para hacer lo que quieres, eso es muy difícil, "Dijo Coyle.

Es por eso que el SLAC ayuda. Sin SLAC, Producir el láser implicaría mucho movimiento entre edificios con equipos separados trabajando en él.

"Ayuda tener una ubicación central donde podemos hacer la unión óptica, el conjunto de limpieza, toda la infraestructura aquí, es genial, "Dijo Coyle.

Además de su trabajo en Dragonfly, Láseres diseñados por la NASA, contribuciones a la misión LISA dirigida por la ESA, se construirá en el laboratorio. LISA será el primer observatorio espacial de ondas espacio-temporales, llamadas ondas gravitacionales. La ESA busca probar la teoría de la gravedad de Einstein midiendo las ondas gravitacionales en el espacio generadas por eventos extremadamente violentos como las colisiones de agujeros negros.

"El SLAC es un lugar perfecto para que construyamos los láseres LISA, "Anthony Yu, el líder de desarrollo de productos para el láser LISA, dijo. "Los láseres LISA tienen muchos requisitos estrictos y necesitamos configurar estaciones de prueba in situ para verificar el rendimiento del láser durante el proceso de construcción. El SLAC nos permite configurar estaciones de prueba especializadas para probar el láser en tiempo real y también cuando se somete a pruebas de ciclos de vacío térmico después de ensamblar ".

Paul Stysley, Jefe de rama asociado de Goddard de láser y electroóptica, y líder de desarrollo de productos para el láser DraMS, dijo que el corazón y el alma de SLAC está en la forma en que agiliza el desarrollo de tecnología y la producción de láseres.

"Lo que hace que SLAC sea único es tener una ubicación centralizada para desarrollar, construir y probar sistemas láser de vuelos espaciales, ", Dijo Stysley." Existe un flujo de productos y una infraestructura para desarrollar, probar y monitorear ambientalmente un diseño láser desde la cuna hasta la tumba para una misión de vuelo espacial que conduzca a una reducción significativa de los riesgos y costos técnicos ".

Mullin dijo que trabajar en Dragonfly y con el equipo ha sido increíble.

"El verdadero placer y la parte emocionante ha sido trabajar con algunos de los mejores ingenieros y científicos del mundo en este proyecto, ", Dijo Mullin." Recuerdo haber visto el Discovery Channel sobre la exploración futura de lunas exteriores como Europa o Titán, pero nunca imaginé que estaría en uno de los equipos que ayudarían a explorarlo ".