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| Instrumentación |
Tecnología
fuera de este mundo
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En Astrofísica, el instrumento ideal está limitado por los
tres componentes que atraviesa la luz antes de convertirse en información
astronómica: la atmósfera, el telescopio y el detector.
De ellos, el único que no podemos modificar a nuestro antojo es
la atmósfera terrestre aunque, quizás, podamos obviar o atemperar
sus efectos.
Foto izquierda: imagen de las cuatro cúpulas que albergan
el primer interferómetro de gran diámetro en luz visible
e infrarroja. El VLT (en español, Telescopio Muy Grande) está
situado en Cerro Paranal (Chile) y es un proyecto del Observatorio
Europeo del Sur. (ESO).
IFotos derecha: estas dos imágenes muestran el principio de
la óptica adaptativa, en la imagen superior el frente de onda es
deformado a su paso por la atmósfera. En la imagen inferior vemos
cómo perturbaciones inducidas en el espejo del telescopio
pueden corregir estas deformaciones. Créditos: (ESO).
Tecnología fuera de este mundo
La instrumentación en Astronomía centra su desarrollo
en cuatro aspectos fundamentales: sensibilidad, resolución espacial,
rango espectral y resolución espectral. De este modo, el mejor
instrumento es aquel capaz de captar una mayor porción de la luz
proveniente de los objetos celestes en menos tiempo, de separar mejor la
localización de esta luz, de observar los astros en cualquier longitud
de onda y de distinguir la luz emitida en dos longitudes de onda muy próximas.
La atmósfera terrestre limita el rango de longitudes de onda
observable desde tierra a la luz visible, absorbe una parte importante
de la intensidad luminosa y difumina la luz de los astros, lo que conlleva
una disminución de la sensibilidad. Pero sobre todo, la atmósfera
degrada la nitidez de la imagen. La turbulencia atmosférica genera
pequeñas lentes que se forman y deshacen en un corto período
de tiempo y disminuyen la resolución espacial de nuestras observaciones.
Los astrónomos han abordado la solución de estos problemas
desde tres ángulos diferentes: la astrofísica espacial, la
óptica adaptativa y la interferometría.
Astrofísica espacial
La solución directa: ponemos los instrumentos por encima de
la atmósfera y evitamos sus problemas. Esta solución ha permitido
poner en órbita detectores en cualquier longitud de onda y aumentar
la sensibilidad y calidad de imagen, pero está constreñida
por su alto coste y por el tamaño del colector. Satélites
como IUE (en ultravioleta), el telescopio espacial Hubble (en visible e
infrarrojo), Chandra o XMM (en rayos X) nos han proporcionado
una visión del Universo inexplorada hasta hace 20 años. La
misiones espaciales Mariner, Voyager, Viking y, recientemente, Cassini-Huygens,
están cambiando continuamente nuestra visión del Sistema
Solar y esperamos proporcionen las claves de su formación.
Óptica adaptativa
Se trata de la solución óptima para aumentar la calidad
de imagen desde tierra. Utilizando una estrella vecina (a veces artificial)
como patrón, se miden las deformaciones producidas por la atmósfera,
se modifica la estructura superficial del espejo del telescopio y se corrigen
las deformaciones. El principal inconveniente de esta técnica estriba
en que sólo puede aplicarse a un área del cielo pequeña,
muy lejos del campo de visión que alcanzan los telescopios actuales.
Los grandes colectores (diámetros de 8-10 metros) como Keck, Gemini,
VLT y el futuro GTC (telescopio español de 10 m) disponen
de esta tecnología, que ya ha producido imágenes impactantes.
Interferometría
La interferometría permite mejorar la resolución espacial
de forma considerable. La enorme distancia que nos separa de los objetos
celestes provoca que veamos confundidos en el cielo objetos que en realidad
se hallan separados. El diámetro del aparato que recoge la radiación
determinará su capacidad a la hora de separar los objetos, aunque
aumentar el tamaño de los telescopios parece no ser la opción
adecuada. Los radioastrónomos nos dieron la respuesta hace ya cuarenta
años: construyeron una red de telescopios cuyo diámetro equivalente
fuera igual a la distancia entre los telescopios individuales. Cada telescopio
debía recibir el mismo plano de luz en el mismo instante y, dado
que los telescopios se sitúan en distinto lugar geográfico,
era imposible. La solución consiste en jugar con los relojes hasta
obtener el mismo frente de ondas emitido por el objeto en un instante
dado. Esta técnica fue diseñada para las longitudes de onda
en radio (sirvan de ejemplo los instrumentos VLA, EVN, VLBA y ALMA, este
último en fase de construcción), aunque su aplicación
al rango visible ya ha dado sus primeros frutos con los telescopios
del VLT del Observatorio Europeo del Sur (Chile). También se encuentra
en proceso de diseño un interferómetro infrarrojo espacial
(DARWIN) liderado por la ESA, que se espera nos dé las primeras
imágenes de un planeta extrasolar hacia el 2020.
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más allá del sistema solar.
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Actividades de la Unidad de
Desarrollo Instrumental y Tecnológico
(UDIT)
La Astrofísica precisa de instrumentos,
tanto para observatorios terrestres como espaciales, para progresar con
nuevos descubrimientos. La Unidad de Desarrollo Instrumental y Tecnológico,
UDIT, se encarga de procurar esta instrumentación: tomando como
base los avances tecnológicos más novedosos, diseña
y construye instrumentos que satisfagan las difíciles especificaciones
impuestas por la óptica, la mecánica y la electrónica.
Dicha Unidad estuvo centrada, en sus comienzos, en la puesta en marcha
del recién creado Observatorio de Sierra Nevada (OSN), tanto en
la dotación de la instrumentación científica adecuada
como en la construcción de fotómetros multiespectrales para
el estudio de la atmósfera terrestre desde cohetes de sondeo. En
una etapa más reciente se renovó toda la instrumentación
del OSN, lo que incluyó el diseño electrónico y electro-mecánico
de los nuevos telescopios, la construcción de dos consolas para
su control automático y de un espectrógrafo multi-objetos
(ALBIREO).
También comenzaron nuevas colaboraciones
internacionales para diseñar instrumentación espacial, como
las realizadas en las misiones Mars-94 y Cassini-Huygens.
Gracias a estas cooperaciones, esta Unidad fue
reconocida entre los Institutos de Investigación y empezó
a colaborar en nuevas misiones de la Agencia Europea del Espacio, ESA,
como Mars-Express o Rosetta, que serán lanzadas al espacio en enero
de 2003. En la primera se diseñó la Unidad Central de Proceso
de Datos de un Espectrómetro de Fourier y en la segunda se ha construido
parte de dos instrumentos: OSIRIS, compuesto por dos cámaras de
alta resolución que tomarán imágenes del núcleo
del cometa Wirtanen, y donde el IAA participa con la tarjeta controladora
de mecanismos; y GIADA, analizador y acumulador de impactos de grano y
de polvo que estudiará la evolución de flujo del polvo de
los cometas y las propiedades dinámicas del grano. Se ha planteado
como un instrumento multi-sensor y el Instituto contribuye con la electrónica
de control del instrumento.
Para mejorar las observaciones terrestres desde
el OSN se está finalizando un radiómetro infrarrojo que permitirá
analizar la idoneidad del cielo de Sierra Nevada para trabajar en este
rango del espectro y cuyo objetivo final será la instalación
de una cámara infrarroja en el OSN.
También se ha proyectado un laboratorio
de scattering donde, midiendo la matriz de dispersión de la luz
para distintas muestras minerales, se realizarán importantes estudios
que aporten nueva información sobre atmósferas de planetas,
cometas, materia interplanetaria y polvo interestelar.
El estudio del origen, evolución y destino
final del campo magnético solar ha implicado al IAA en un proyecto
muy ambicioso, el diseño del magnetógrafo ImaX (Imaging Magnetograph
eXperiment) que albergará la plataforma SUNRISE, un globo estratosférico
con lanzamiento en la Antártida en el verano austral del 2007. La
UDIT interviene con el diseño de la electrónica de control.
Por último, el IAA forma parte del equipo
que estudia la viabilidad de la misión espacial Eddington, destinada
a la búsqueda de exoplanetas y al estudio de las pulsaciones en
estrellas para determinar su estructura interna.
Dónde está la ISS?
 Est.
Espacial ISS * Vivir en la ISS?
Las
fechas fundamentales de la conquista del Espacio
Instituto
de Astrofísica de Andalucía
www.iaa.es
Créditos
Dirección, coordinación y maquetación:
Silbia
López de Lacalle.
Agradecimientos: a todo el personal del IAA,
en especial a Antxon Alberdi, Víctor Aldaya, Emilio Alfaro, José
María Castro, Antonio Claret, Emilio José García,
Lucas Lara, Luisa Lara, Isabel Márquez, Luis Miranda, José
Luis Ortiz, Rafael Rodrigo, José Carlos del Toro y Lourdes Verdes-Montenegro.
Agradecemos también la colaboración
de Ideal, en especial a Carlos Valdemoros y Gabriel Pozo.
Copyright: Instituto de Astrofísica
de Andalucía.
Si quieres descargar el suplemento "Una mirada
al Cosmos" en pdf (facsimil de lo publicado en IDEAL) puedes
hacerlo aqui,
desde la web oficial del Instituto Astrofísica de Andalucía
Web especial dedicada a la astronomía
en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Andalucía
y el diario IDEAL
Este suplemento ha sido sufragado con la ayuda
de la Acción Especial DIF 2001-4284-E del Programa Nacional de Difusión
de la Ciencia y la Tecnología, del Ministerio de Ciencia y Tecnología.
Instituto de Astrofísica
de Andalucía (IAA-CSIC)
C/Camino Bajo de Huétor
24 18008 Granada
Tlf: 958121311
Fax: 958814530
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