Actualidad

Diseños y procedimientos para la construcción de observatorios astronómicos (I)

Miércoles, 08 Abril, 2020

Desde que Galileo Galilei usara el telescopio para la observación de los objetos celestes, a principios del siglo XVII, la protección y seguridad de este instrumento óptico ha sido una preocupación constante para los astrónomos (Hoskin, 2003). 

Con el paso del tiempo, los telescopios evolucionaron en tamaño, precisión y complejidad, de manera que cada vez se hacía más patente la necesidad de ubicar estos instrumentos en un recinto adecuado para su buen uso.

La revolución industrial del siglo XVIII proporciona importantes avances que fueron aplicados en Astronomía (Arcimis, 1878). Pero también, a partir de este momento, comienzan a aparecer, en las sociedades industrializadas, importantes elementos perjudiciales para la observación astronómica, como son la polución ambiental y la contaminación lumínica (Comas, 1929).

Es a partir del siglo XIX cuando se comienza a estudiar cuidadosamente el emplazamiento idóneo de un observatorio, para minimizar al máximo los elementos que pueden perjudicar el buen funcionamiento de los telescopios (Arcimis, 1879). 

Las condiciones meteorológicas y la accesibilidad son también factores importantes, cada vez más tenidos en cuenta. Esta es la razón por la que, antes de decidir el emplazamiento del observatorio se suele hacer una campaña de site-testing. 

Los avances técnicos y las mejoras constructivas son de especial interés en la construcción de los observatorios, que empiezan a destacar como obras de ingeniería técnicamente muy avanzada y especialmente diseñadas para cada instrumento y lugar de observación.

El observatorio astronómico ha evolucionado junto al ser humano. Las antiguas civilizaciones (Sagan, 1980; Avilés y Hoskin, 2002) mezclaban mitos y creencias religiosas con la observación de los astros. De esta forma, muchas veces el observatorio astronómico era también templo religioso. Desde el Zigurat de Ur (Babilonia) hasta nuestros días, el observatorio se ha ido desarrollando en función de los avances técnicos de cada cultura (Castro-Tirado, 2019).

Actualmente, disponemos de observatorios astronómicos en el espacio, observatorios gigantes en tierra e incluso observatorios robóticos autónomos que pueden trabajar de forma independiente o como una red en su conjunto (Castro-Tirado et. Al. 2014).

El observatorio astronómico se conforma como un complejo de instalaciones que dan soporte para la investigación astronómica en diferentes rangos del espectro electromagnético (Moles et. al. 2010), aunque actualmente y, con la ayuda de nuevas técnicas y detectores, se pueden estudiar ondas gravitacionales, rayos cósmicos e incluso neutrinos.

Las construcciones de observatorios astronómicos han sido, hasta el día de hoy, un conjunto de instalaciones que permiten usar eficazmente un telescopio y sus accesorios (Espartero, 2013).

Cada vez que un equipo de astrónomos ha necesitado disponer de un nuevo observatorio, se ha procedido a buscar el mejor lugar para ubicarlo. Se han tenido en cuenta los elementos más favorables y evitando otras circunstancias que pudieran generar problemas de observación.

El observatorio se debe ubicar en el mejor lugar, para que la inversión realizada y su rendimiento sean óptimos (Echevarría, 1998; Sánchez, 1985), teniendo en cuenta el rango espectral en el que se pretende trabajar. 

En la presente investigación y para los observatorios ProAm, se considera principalmente la región del espectro visita (3.800 A a 7.800 A) y, esporádicamente, el infrarrojo cercano.

Métodos

Después de una rigurosa revisión bibliográfica, seguida de un análisis exhaustivo de los proyectos realizados en diez observatorios astronómicos europeos, se han detectado fallos y errores de índole constructiva y de instalaciones.

El análisis de estos errores ha permitido realizar diferentes propuestas de mejoras para reparar los observatorios estudiados y mejorar los proyectos de futuro.

Las consultas formuladas a los responsables técnicos de las instalaciones estudiadas han permitido determinar como fundamental la necesidad de conocer , de antemano, el objetivo y el uso principal del observatorio (suele ser habitual unir educación y divulgación con objetivos científicos). 

A partir de aquí, se indican los procedimientos previos que garantizan la idoneidad de lugar en el que se ha de instalar el observatorio y su posterior construcción.

En una fase preliminar, se necesita estudiar el lugar (site-testing), que determinará la calidad de cielo y el mejor emplazamiento del observatorio. En segundo lugar, se debe aunar el proyecto técnico del edificio e instalaciones con el proyecto científico, que justificará la existencia y uso del propio observatorio.

Finalmente, una vez que el observatorio esté plenamente operativo, se podrán extraer nuevas conclusiones sobre los resultados obtenidos (feed-back), que deberán impulsar mejoras técnicas y nuevos proyectos de investigación en materia de astronomía y astrofísica.

Site-testing

Según las indicaciones de la oficina técnica de protección del cielo del Instituto de Astrofísica de Canarias, se deben considerar diferentes factores medioambientales para seleccionar la ubicación ideal de un observatorio astronómico profesional. 

Estos elementos deben ser evaluados durante una campaña que puede durar varios años y cuyos resultados permitirán determinar la calidad de cielo de un lugar.

A estos factores habrá que sumar la posibilidad de contaminación radioeléctrica, las rutas aéreas presentes en el lugar y las imprevisibles condiciones cambiantes provocadas por el cambio climático, que afecta de manera importante a los parámetros meteorológicos y atmosféricos. 

Localización

La selección del lugar de observación requiere fijar el emplazamiento del observatorio, su orientación, altura y disposición con respecto a la orografía cercana, con respecto a la eclíptica y a la estrella polar (referente fundamental para orientar el telescopio).

Una correcta ubicación debe permitir disponer de la logística y accesibilidad necesaria para ejecutar las obras e instalaciones del observatorio. Será primordial que la instrumentación óptica y detectores que se pretenden incorporar no sean perjudicados por el entorno y sus condiciones exteriores. 

La altura será determinante, en el caso de que se pretenda trabajar en el infrarrojo, siendo aconsejable una altura superior a 1.500 msnm y un ambiente seco (dependiendo de la orografía del lugar), con el fin de minimizar la presencia del vapor de agua, que impide captar parcialmente la radiación infrarroja. 

También se tendrá en cuenta la frecuencia de bancos de nubes o condiciones de humedad intensas, en zonas cuya orografía sea propensa a retener o atraer humedad, como valles, riberas de lagos y ríos y zonas próximas a la costa.

Esta información se puede obtener a través de sistemas de información geográfica (SIG) en diferentes plataformas como la de SIGNA.

El artículo completo se encuentra en Cimbra. 

Te dejamos, además, la segunda parte del artículo web, aquí.