lunes, 16 de noviembre de 2015

Un radiotelescopio en Pamplona

La idea de fabricar un radiotelescopio en Pamplona lleva más de año y medio tejiéndose. Pese a ello, no parece haber calado en los estudiantes el afán por llevarlo a cabo (tampoco sé hasta qué punto el profesorado y las empresas lo han fomentado). Y por supuesto, tampoco parece haberse dado la difusión y/o financiación adecuada para que esto ocurra.

Quizás por esto y por dar una respuesta a una probable necesidad que existe en este tema en Navarra, se organizó un curso de radioastronomía en el Planetario de Pamplona entre los pasados 22 y 25 de septiembre, al que tuve la oportunidad de asistir. El curso estuvo co-dirigido por el incansable divulgador Joaquín Sevilla y por la matemática Patricia Yanguas, ambos profesores de la UPNA. Las charlas las impartieron dos cracks en esto de la radioastronomía como son Rubén Herrero Illana (Instituto de Astrofísica de Andalucía) y Cristina García Miró (jefa del uso de las antenas del complejo de Robledo de Chavela – NASA - Madrid). La verdad es que lo hicieron bastante ameno y asequible para el respetable, si bien estaba claro que había que hablar con un mínimo de propiedad.

Como comento, todo comenzó en las semanas de la ciencia de 2014, con una charla impartida en un día de noviembre, donde los hermanos David y José Javier Vesperinas, aficionados a la astronomía y personal conocido en la UPNA, propusieron la realización de un radiotelescopio “casero” con el cual comenzar a dar pasos en (radio)astronomía dentro de Navarra y, en particular, en la UPNA. El público objetivo, además de aquellos astrónomos que  aportaran su experiencia en la visualización del espacio, era aquellos estudiantes que desearan formar parte de un gran proyecto que envolvía electrónica, comunicaciones, antenas y ondas de radio… Curiosamente, entre otras disciplinas científicas y tecnológicas, también las telecomunicaciones se fomentaban a la hora de tratar este proyecto. Al fin y al cabo, todos los datos que se iban a capturar se iban a tomar en base a la detección de ondas de radio provenientes del cosmos.

Efectivamente, también los telecos podemos meternos en astronomía. Disciplina en la cual, tras asistir a gran parte del curso, creo que tenemos mucho que decir en términos de mejora de la calidad de las imágenes que se obtienen, así como en la emisión – recepción de los sistemas de comunicaciones empleados. En este sentido, animo a todos aquellos estudiantes que se planteen realizar cosas reales  a realizar su proyecto final de grado/carrera relacionado con esta temática, ya que su aplicación podría ser directa.

Viendo las características del proyecto y tras actualizarme en el tema de la radioastronomía, no me extrañaría nada que se pudiera realizar este sueño en la vieja Iruña algún día no muy lejano. En ello influyen varios factores:

En primer lugar, disponemos de dos grandes instituciones públicas que lo avalan y en las que trabajan buenos profesionales encargados del tema. El Planetario de Pamplona, por un lado, es un referente de la divulgación en nuestra ciudad, y cada dos por tres suele sacar alguna obra con la cual poder disfrutar de los intríngulis del espacio. Y en segundo lugar, la Universidad Pública de Navarra dispone de todo el potencial de sus institutos de investigación científicos, Institute of Smart Cities (ISC) e Institute for Advanced Materials (InAMat) para diseñar el proyecto, usar los materiales que haga falta para captar las señales de forma optimizada y analizar todos los datos que vengan desde el exterior. Asimismo, los Vesperinas disponen de una antena parabólica donada, que puede servir para realizar las pruebas preliminares y la implicación de un par de aficionados bastante activos en el tema que pueden echar una mano en lo que sea menester para conseguir la aplicación: estudiar el espacio en el rango de las ondas de radio.

Esas imágenes tan bonitas que podemos encontrar en la red a través de los canales de difusión de la NASA o de la ESA son, en la mayoría de los casos, montajes a color de lo que en realidad ocurre. Se trata de una fusión de imágenes (figura 1) obtenidas con varios rangos de longitudes de onda, desde la radio hasta los rayos gamma, cada uno sensible a un determinado tipo de fenómeno. Los eventos más fuertes, como las supernovas o los estallidos de rayos gamma se detectan, precisamente, con detectores de rayos gamma o X, ya que se trata de fenómenos en los que se liberan grandes cantidades de energía. Lo que vemos en el rango visible es el resultado de la luz (y por tanto, de la energía) desprendida en los fenómenos astronómicos, que ha llegado en forma de fotones visibles (específicamente, de plasma) a nuestro planeta. Y en el caso de la radiofrecuencia, lo que obtenemos son los campos magnéticos asociados a los eventos de este calibre. Por tanto, ya desde el primer día quedó patente por qué es necesario estudiar los fenómenos astronómicos con el rango de las radio-ondas: se trata de realizar un estudio complementario. Algo así como lo que ocurre cuando pasamos a un paciente por resonancia y PET o resonancia y escáner y luego sumamos las imágenes. Se ven cosas complementarias y el diagnóstico es más certero.

Figura 1. La suma, en diferentes colores, de los fenómenos detectados por diferentes radiaciones, da como resultado la típica imagen que nos deja con los ojos como platos e imaginando esos mundos y galaxias exteriores en el universo.

Fórmulas y tecnicismos aparte, fue un bonito recuerdo de lo que supone diseñar un sistema de comunicaciones inalámbricas para crear radioenlaces con el espacio y “ver” qué hay en su interior.

Como curiosidades, diferentes configuraciones de antenas que se han diseñado para alcanzar mayor resolución en las medidas que tomamos. La capacidad de distinguir radiación en nuestros detectores depende del ángulo con el que nuestro elemento detector ve el objetivo. Y este ángulo, a su vez, depende del tamaño de la antena aunque con un problema: son inversamente proporcionales. Esto implica que conseguir una resolución de un ángulo muuuuuy pequeño requiere tamaños de antenas muuuuuuy grandes. Y además, esto se ve afectado por el efecto atenuador de la atmósfera, que es un verdadero enemigo de la radiación electromagnética, sobre todo cuando las condiciones meteorológicas son desfavorables. Sin embargo, no tenemos muchas más opciones que aumentar el tamaño de la antena. Por ello, científicos e ingenieros han propuesto dos soluciones ante este gran problema:

1. Hacemos superantenas para ser más resolutivos. A día de hoy tenemos varios ejemplos de ellas, como se muestra en la figura 2: Reber, Effelsberg, Arecibo y FAST. Son gigantes antenas de tamaño máximo construídas con el único fin de captar información en radiofrecuencia.

2. Juntamos varias antenas de manera que creamos una antena virtual con suficiente tamaño como para ser muy resolutiva sin necesidad de desperdiciar material. En este caso, es habitual echar mano de la interferometría de ondas. Se configura una disposición de antenas adecuada para focalizar los haces en un mismo punto, obteniendo así el máximo de resolución posible en el sistema. En este sentido, tenemos varias configuraciones (arrays) a lo largo de todo el planeta y empleando los mismos recursos económicos. La figura 3 da buena cuenta de las distribuciones de antenas que nos podemos encontrar circulando todo el globo terráqueo.

Figura 2. Ejemplos de radio-telescopios realizados por la humanidad a lo largo del tiempo. Observar que los 2 últimos oscilan los 400 m de diámetro, lo cual puede dar que pensar que se trata de valles completamente cubiertos por planchas adecuadamente diseñadas para la ocasión. Fuente: Wikipedia y popscience.

Figura 3. (a) Array de un kilómetro cuadrado (Squared Kilometre Array - SKA) planeado para captar señales radioastronómicas. EL proyecto verá la luz hacia 2023, aunque se estima que alcanzará el máximo potencial en 2030, cuando se construyan los arrays que se pretenden realizar a nivel mundial (http://www.skatelescope.org/). (b) Vista de pájaro del VLA (Very Large Array), en Nuevo Méjico (EE.UU.) formado por 27 antenas parabólicas de 25 m de diámetro en forma de Y para fines radioastronómicos (http://www.vla.nrao.edu/). Fuente: Wikipedia.

En definitiva, una muy interesante experiencia que, pese a estar alejada de mi investigación en temas de sensores de fibra óptica, me sirvió para poder abrir la mente y mirar posibles proyectos que se puedan llevar a cabo en el futuro, tanto para mis propios intereses actuales como para los posibles intereses que puedan existir desde el Planetario de Pamplona y/o la UPNA. En este sentido, pienso sinceramente que la colaboración entre el Planetario y la UPNA, bien a través de ella misma o bien a través de sus institutos (véase el ISC) puede fructificar. Y más aún si hay empresas que colaboren de por medio.

Sin más que añadir, pero con la convicción de estar contribuendo a un bien común para todo el mundo me despido por esta entrada. Gracias a los ponentes del curso por sus conocimientos. Gracias a la UPNA  y a los promotores, por hacer que la idea fuera realidad y, sobre todo, gracias al Planetario de Pamplona, por encuadrarlo todo en el contexto más adecuado posible.

Nos seguimos leyendo!!