El Laboratorio de Espejos Richard F. Caris de la Universidad de Arizona es líder mundial en la producción de los espejos telescópicos más grandes del mundo. De hecho, actualmente fabrica espejos para el telescopio terrestre más grande y avanzado: el Telescopio Gigante de Magallanes.
Pero existen limitaciones de tamaño, que van desde el propio peso del espejo, que puede distorsionar las imágenes, hasta el tamaño de nuestras autopistas y pasos inferiores necesarios para transportar piezas terminadas. Tales espejos gigantes están llegando a sus límites físicos, pero cuando lo hacen,la UA seguirá contribuyendo globalmente al arte de reunir luz e impulsar el cambio en la forma en que los astrónomos observan las estrellas.
"Estamos desarrollando una nueva tecnología para reemplazar los espejos en los telescopios espaciales", dijo el profesor asociado de la UA Daniel Apai, del Observatorio Steward y el Laboratorio Lunar y Planetario. "Si lo logramos, podremos aumentar enormemente la recolección de luz"El poder de los telescopios, y entre otras ciencias, estudian las atmósferas de 1,000 planetas potencialmente similares a la Tierra en busca de signos de vida ".
Apai lidera la mitad del equipo de ciencias espaciales, mientras que el profesor de UA Tom Milster, del Colegio de Ciencias Ópticas James C. Wyant, lidera el diseño óptico de un telescopio espacial replicable denominado Nautilus. Los investigadores tienen la intención de desplegar una flota de 35Telescopios esféricos de 14 metros de ancho, cada uno individualmente más potente que el telescopio espacial Hubble.
Cada unidad contendrá una lente meticulosamente diseñada de 8,5 metros de diámetro, que se utilizará para observaciones astronómicas. Un uso particularmente emocionante para Apai es analizar la luz de las estrellas mientras se filtra a través de atmósferas planetarias, una técnica que podría revelar las firmas químicas de la vida.
Cuando se combina, la matriz de telescopios será lo suficientemente potente como para caracterizar 1,000 planetas extrasolares de hasta 1,000 años luz. Incluso las misiones de telescopios espaciales más ambiciosas de la NASA están diseñadas para estudiar un puñado de planetas extrasolares potencialmente similares a la Tierra.
"Tal muestra puede ser demasiado pequeña para comprender realmente la complejidad de las exo-tierras", según el documento de Coautor de Apai y Milster, que se publicó el 29 de julio en el Revista Astronómica junto con varios otros autores, incluido el astrónomo Glenn Schneider del Observatorio Steward y Alex Bixel, astrónomo y estudiante graduado de la UA.
Para desarrollar Nautilus, Apai y Milster definieron un objetivo y diseñaron Nautilus para cumplirlo.
"Queríamos buscar signos de vida en 1,000 planetas potencialmente similares a la Tierra. Entonces, primero preguntamos, ¿qué tipo de estrellas tienen más probabilidades de albergar planetas? Entonces, ¿qué tan lejos debemos llegar en el espacio para tener 1,000 tierras?-como planetas que orbitan alrededor de ellos. Resultó que son más de 1,000 años luz - una gran distancia, pero aún así es solo una pequeña parte de la galaxia ", dijo Apai." Luego calculamos la potencia de recolección de luz necesaria, que resultó serser el equivalente a un telescopio de 50 metros de diámetro "
El espejo Hubble tiene 2,4 metros de diámetro y el espejo del telescopio espacial James Webb tiene 6,5 metros de diámetro. Ambos fueron diseñados para diferentes propósitos y antes de que se descubrieran los exoplanetas.
"Los espejos telescópicos recogen luz: cuanto más grande es la superficie, más luz de las estrellas pueden atrapar", dijo Apai. "Pero nadie puede construir un espejo de 50 metros. Así que se nos ocurrió Nautilus, que se basa en lentes, yen lugar de construir un espejo de 50 metros imposiblemente enorme, planeamos construir un montón de lentes idénticos más pequeños para recolectar la misma cantidad de luz ".
Las lentes se inspiraron en las lentes faro, grandes pero livianas, e incluyen ajustes adicionales, como el tallado de precisión con herramientas con punta de diamante. El diseño patentado, que es un híbrido entre lentes refractivas y difractivas, las hace más potentes y adecuadaspara la caza del planeta, dijo Milster.
Debido a que las lentes son más livianas que los espejos, son menos costosas de lanzar al espacio y se pueden hacer de forma rápida y económica usando un molde. También son menos sensibles a las desalineaciones, lo que hace que los telescopios construidos con esta tecnología sean mucho más económicos. Al igual que Fordlo hizo para automóviles, Ikea lo hizo para muebles y SpaceX para cohetes, Nautilus usará nueva tecnología, un diseño más simple y componentes livianos para proporcionar telescopios más baratos y más eficientes con mayor potencia de recolección de luz.
Los telescopios Nautilus tampoco requieren ninguna técnica de observación sofisticada.
"No necesitamos imágenes de contraste extremadamente alto. No necesitamos una nave espacial separada con una sombra estelar gigante para ocultar las estrellas anfitrionas del planeta. No necesitamos entrar en el infrarrojo", dijo Apai. "lo que necesitamos es recolectar mucha luz de una manera eficiente y barata "
En las últimas décadas, las computadoras, la electrónica y los instrumentos de recopilación de datos se han vuelto más pequeños, más baratos, más rápidos y más eficientes. Los espejos, por otro lado, son excepciones a este crecimiento ya que no han visto grandes reducciones de costos.
"Actualmente, los espejos son caros porque lleva años esmerilar, pulir, recubrir y probar", dijo Apai. Su peso también los hace costosos de lanzar. "Pero nuestra tecnología Nautilus comienza con un molde, y a menudo lleva solo unas horaspara hacer una lente. También tenemos más control sobre el proceso, por lo que si cometemos un error, no necesitamos comenzar todo de nuevo como puede que lo necesites con un espejo ".
Además, el riesgo se distribuiría en muchos telescopios, por lo que si algo sale mal, la misión no se descarta. Quedan muchos telescopios.
"Todo es simple, barato y replicable, y podemos recolectar mucha luz", dijo Apai.
Apai y Milster tienen otra visión si tienen éxito: "Usando la tecnología de telescopio espacial replicado de bajo costo, las universidades podrían lanzar sus propios telescopios pequeños de observación de la Tierra o el espacio. En lugar de competir por un poco de tiempo enHubble, tendrían su propio telescopio, controlado por sus propios equipos ", dijo Apai.
En enero, el equipo de Apai y Milster, junto con el profesor asistente de la UA Dae Wook Kim y el profesor Ronguang Liang de la Facultad de Ciencias Ópticas y Jonathan Arenberg de Northrop Grumman Aerospace Systems, recibieron $ 1.1 millones de la Fundación Moore para crear un prototipo de unsolo telescopio y pruébelo en el telescopio Kuiper de 61 pulgadas en el monte Bigelow para diciembre de 2020.
"La Universidad de Arizona es solo uno de los pocos lugares del mundo, y generalmente el primero en el mundo, en generar sistemas de telescopios tan pioneros", dijo Milster. "Y encaja perfectamente con nuestra historia y nuestra prominencia".en ciencias ópticas y astronomía que desarrollamos esta tecnología "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :