Desde que fue reparado en los años noventa, El telescopio espacial de la NASA Hubble ha asombrado a científicos y ciudadanos de igual manera con sus visiones del universo, incluyendo miradas de las galaxias más lejanas que conocemos. Sin embargo, el espejo en este telescopio es relativamente pequeño, lo que ha hecho a la NASA pensar en cambios para mejor. Para ello, se espera lanzar un nuevo telescopio espacial en el año 2013, el cual tendrá un espejo de unos 20 metros capaz de proveer de siete veces más almacenamiento de luz que el anterior telescopio.
La NASA también está considerando una solución más intrigante – un tipo especial de telescopio reflector que usan líquido en lugar de cristal como espejo principal. Conocido como telescopio líquido o telescopio lunar, no verá el espacio desde la órbita de la Tierra. En lugar de eso, verá los confines del universo desde la superficie de la luna. El tamaño todavía no está del todo determinado, pero se sabe que será el telescopio más grande que haya conocido el hombre.
Será capaz de penetrar en las profundidades del universo y ver objetos tan antiguos como la historia de nuestra civilización. ¿Cómo conseguirá hacer este el telescopio lunar?
Una de las primeras cosas que podemos pensar es ¿Cómo se puede construir un telescopio de tales dimensiones en la superficie lunar? ¿Cómo de difícil es ir a la Luna y comenzar a construir algo así en un área tan poco adecuado para el ser humano? ¿Qué nos podrá proporcionar este telescopio lunar? ¿Vale la pena tanto esfuerzo para los que nos puede reportar? En principio, el telescopio lunar no es demasiado diferente de un telescopio reflector normal.
Un telescopio reflector usa espejos para ver objetos distantes. Un espejo principal recoge luz del objeto, mientras que un espejo secundario enfoca la imagen a un nivel ocular. En un reflector convencional, el espejo principal está hecho de un espejo cuidadosamente pulido a su forma deseada, normalmente una parábola. Una vez que el cristal está preparado, un proceso llamado aluminizado, hace que el cristal sea reflectivo. El aluminizado conlleva la vaporización del aluminio al vacío, lo cual hace que una finísima película de metal sea depositada en el aluminio.
Fallos en la producción del espejo pueden afectar al funcionamiento del telescopio, y esto es lo que pasó en el antiguo telescopio Hubble. Lo que ocurrió fue que la curva en su espejo principal estaba desplazada solo una fracción de un cabello humano, lo cual causó que desviara la luz reflectada lejos del centro del espejo, y provocando imágenes borrosas. Un telescopio lunar o líquido – como su nombre indica – usa un líquido en lugar de un espejo aluminizado como espejo principal.
El líquido, habitualmente mercurio, es vertido en un plato rotatorio. Esta rotación crea dos fuerzas fundamentales que actúan en el mercurio – gravedad e inercia. La gravedad hace fuerza contra la superficie del líquido, mientras que la inercia empuja el líquido hacia los bordes del plato. Como resultado, el líquido forma una parábola uniforme y perfecta, lo cual es la superficie reflectora ideal para un telescopio. Lo mejor de todo, es que el la superficie líquida permanece en su estado ideal sin la necesidad de hacer apenas mantenimiento. Si el líquido tiene variaciones, la gravedad y la inercia actuarán para dejarlo en su forma original.
La idea de hacer un telescopio de estas características no es algo nuevo. Hace más de 100 años, astrónomos italianos ya describían como este sistema podría funcionar, y el telescopio lunar se basa en estas teorías. Se llegó a esta teoría a partir del trabajo de físicos sobre los líquidos giratorios. A principios del siglo veinte, el físico americano Robert Wood puso en práctica las teorías de estos astrónomos italianos que habían descrito solo cincuenta años antes. Lo hizo poniendo una simple capa de mercurio en un disco giratorio de un centímetro. Pudo observar la luna con este telescopio, pero notó que la imagen estaba distorsionada. Los astrónomos aprendieron que la calidad de imagen era mejorada mucho si se usaba una capa más fina de mercurio. Por este motivo, el telescopio lunar usa una capa tan fina en mercurio.
La mayor ventaja del telescopio lunar es su relativo bajo coste. El telescopio lunar cuesta mucho menos para construir que los de espejo aluminizado del mismo tamaño. Por ejemplo, el telescopio Zenith valía más o menos un millón de dólares. Un telescopio lunar del mismo tamaño podría costar cien veces más. Otra ventana es que el telescopio lunar cuesta menos de mantener, principalmente porque el espejo líquido no necesita ser limpiado, ajustado o aluminizado.
Por supuesto, hay algunos inconvenientes. El mercurio es muy tóxico, por lo que trabajar con el puede causar riesgos para la salud a largo plazo. No solo es ese el problema, ya que el disco que mantiene el mercurio solo puede ser puesto en movimiento antes de verter el líquido. Esto limita la visión del telescopio, que solo puede observar desde arriba.
El gigantesco telescopio Zenith
El telescopio Zenith es el telescopio líquido más grande que existe actualmente en el planeta. El espejo líquido giratorio tiene unos seis metros de diámetro y pesa unas tres toneladas. El disco que sostiene el mercurio está fabricado con segmentos hexagonales unidos todos juntos para formar una especie de cascarón. Cada pieza tiene un núcleo de espuma de alta densidad cubierta con fibra de vidrio. Para dar al cascarón una forma cóncava, es calentada en un horno de grandes dimensiones.
Una pared en el borde del espejo impide que el mercurio se derrame. Una estructura metálica y 20 cojinetes adaptables son lo que sostiene el disco. La estructura a su vez, es sostenida por un rodamiento de aire diseñado especialmente para el telescopio Zenith. Un rodamiento de aire es un tipo especial de rodamiento que usa una fina película de aire presurizado como lubricantes según el eje gira el espejo.
Los rodamientos normales que usan aceites lubricantes son menos efectivos, porque producen vibraciones y rotaciones inestables que pueden degradar la calidad de la imagen. Como una solución que produce cero vibraciones, un rodamiento de aire elimina este problema, lo cual lleva a una rotación perfecta y libre de vibraciones.
Un motor de corriente continua pone en marcha este rodamiento, pudiendo hacer girar una carga de hasta diez toneladas a unas 10 revoluciones por minuto. Seis barras de soporte conectar el espejo principal a un anillo en la parte superior del telescopio. El anillo soporta el detector y una lente refractora más pequeña que ayuda a enfocar la imagen. El detector incluye un dispositivo que agrupa protones de luz y las convierte en lo que podemos llamar píxeles.
Estos píxeles que se han mencionado, son transferidos a una pantalla de ordenador y agrupadas para formar una imagen que puede ser manipulada y mejorada para mejorar los detalles de la imagen. El ordenador no está localizado en el observatorio donde está el telescopio, sino en un edificio cercano. El problema que tiene el telescopio Zenith – un problema que comparte con todos los telescopios en tierra – es la localización. Incluso a una gran altitud, la atmósfera sigue siendo una barrera para poder ver correctamente los confines del universo. Si un telescopio líquido pudiera ser puesto en la luna, donde no hay ningún tipo de atmósfera para bloquear energías como los rayos infrarrojos o ultravioleta, los resultados de visionado podrían ser espectaculares.
Construir un telescopio de espejo en la luna
Un telescopio de espejo líquido construido en la superficie de la luna es llamado LLMT. No es muy diferente al telescopio Zenith descrito en el artículo anterior, con la diferencia que el líquido elegido tiene que tener las propiedades correctas si tiene que permanecer en estado líquido en el hostil clima de nuestro único satélite. En este caso, el mercurio no funcionará porque tiene un punto de congelación que es más alto que las temperaturas que podemos encontrar en la luna, por lo que solidificará, haciéndolo inviable para que sea el espejo principal.
Recientemente, los científicos han descubierto una clase de líquidos que pueden hacer que el telescopio lunar sea una realidad. Son conocidos como fluidos iónicos, y tienen unas propiedades importantes: Son líquidos a temperaturas por debajo de los 136 grados centígrados, están compuestos enteramente de iones, no se evaporan, y por último, son altamente viscosos. De manera más importante, los líquidos iónicos pueden ser recubiertos con materiales que les dan alta reflectividad.
Uno de estos líquidos iónicos muy prometedores es el ECOENG 212, el cual puede ser cubierto de plata, lo que lo hace muy reflectivo. Su reflectividad puede ser mejorada mucho más depositando una película de cromo seguido de la plata. Este material tiene un punto de congelación de casi 100 grados centígrados, por lo que todavía se podría solidificar en las bajas temperaturas de la luna.
Sabiendo que hay millones de líquidos iónicos, los científicos se sientes seguros que encontrarán otro candidato con un punto de congelación mucho mejor. También tendrán que encontrar otra manera de dar soporte al espejo primario. El rodamiento usado en el telescopio Zenith, no funcionará en la luna porque no hay aire para alimentar al sistema. Una solución podría ser un súper conductor magnético usado como rodamiento. Este tipo de rodamiento está basado en la misma tecnología usada en el tren Maglev, el cual usa campos magnéticos para levitar el vehículo sobre un rail. En este caso, el campo magnético crea un colchón, que es una zona de fricción cero entre la vía y el tren.
Por supuesto, todos estos materiales tendrán que ser llevados mediante lanzaderas espaciales a la luna y luego ensamblados en la superficie lunar. Incluso teniendo eso en consideración un telescopio de espejo líquido tiene unos cuantos problemas logísticos más que un telescopio convencional hecho de otro material.
El espejo, al ser líquido, simplemente será llevado en un recipiente y almacenado hasta el la infraestructura del telescopio esté preparada. Entonces, un astronauta verterá el líquido en el disco para formar el espejo principal. El sistema de cobertura podrá abrirse como un paraguas de forma automática, y la estructura para soportar todo el sistema podrá ser construida y desplegada con la ayuda de robots. Sin embargo, usar robots para construir el telescopio lunar requerirá que el instrumental sea relativamente pequeño.
Llegados a este punto, nos podemos preguntar qué es lo que verá el telescopio lunar. Como se ha dicho anteriormente, un telescopio líquido puesto en la luna instantáneamente tiene una gran ventaja sobre un telescopio en la Tierra: está libre de distorsión atmosférica, lo cual afecta las imágenes que puede recibir del universo. Por alguna razón, también es capaz de detectar más formas de energía electromagnética. La mayoría de los tipos de radiación electromagnética, excepto la luz visible y las ondas de radio, son absorbidos por la atmósfera de la Tierra. En la luna, la cual no tiene ningún tipo de atmósfera, un telescopio estaría expuesto a todo el espectro de la radiación electromagnética.
Un telescopio usando un líquido iónico como espejo primario sería particularmente sensible a la luz visible y a la radiación infrarroja. Esto sería importante para poder observar el universo y sus objetos más lejanos. El tamaño es también un factor importante. En la baja gravedad del entorno lunar, es más fácil construir grandes estructuras.
El equipo diseñando el telescopio lunar cree que puede construir una estructura que tenga entre unos 20 a 100 metros de ancho. Un espejo de tales dimensiones sería capaz de observar objetos unas mil veces más lejos que la siguiente generación de telescopios que. Esto significa que los astrónomos podrían usar este instrumento para investigar más profundamente en el espacio que en cualquier otro momento de la historia. Pro primera vez, seremos capaces de detectar las primeras fases del universo justamente después del gran Big Bang, expandiendo nuestro conocimiento de cómo se creo el universo.
Ahora mismo, el telescopio lunar líquido es solo un concepto. El proyecto ha recibido fondos del instituto de conceptos avanzados de la NASA para una estudio sobre como el telescopio lunar podría dar soporte a los astrónomos. Esto es importante porque la luna es el primero objetivo en la visión general de la exploración espacial, que es una iniciativa de cómo salir fuera de la órbita de la Tierra para la búsqueda de la exploración humana y descubrimientos científicos.
Si la NASA puede demostrar que poner este tipo de bases lunares es económico y científicamente viable, entonces podría recibir el soporte financiero apropiado. El telescopio lunar está entre los varios proyectos que probarán la fiabilidad de la exploración espacial. En los próximos años posiblemente veremos desplegado este dispositivo que nos mostrará cosas que puede que ni siquiera imaginamos.
