Por
Hugo Jara Goldenberg
Desde el momento en que los científicos lograron comprender que la luz visible no es más que una pequeña parte del espectro electromagnético y que la atmósfera, que envuelve a la Tierra, filtra a la mayor parte de esa radiación (la correspondiente a las bajas y altas energías), se hizo evidente que para conocer la verdadera naturaleza del Universo era necesario disponer de instrumentos por sobre esa atmósfera. Ya en entradas anteriores de este Blog hemos hablado de los Telescopios Espaciales, ingenios que nos han permitido observar una serie de fenómenos invisibles a nuestra vista, ver Kepler, Herschel y Planck, por fin viajan al Espacio y Veinte años del Telescopio Espacial Hubble.
Sin embargo, para captar ciertas
longitudes de onda no visibles, no es necesario sobrepasar totalmente la
atmósfera, cuyo límite práctico está en los cien kilómetros de altitud. Este es
el caso de la radiación infrarroja, la cual es mayormente
filtrada en los niveles bajos, y principalmente por la presencia del vapor de agua
atmosférico. Por lo tanto, si se pudiera ubicar un telescopio a una altitud de
algunos miles de metros, se tendría acceso casi completo a esa radiación. Una
alternativa son la altas cumbres, sin embargo éstas no son lo suficientemente
elevadas para cumplir ese objetivo, ya que aunque sirven muy bien para acceder
al rango visible del espectro electromagnético, sólo permiten observar una
parte muy limitada del infrarrojo (el llamado infrarrojo cercano). Por lo
tanto, para alcanzar plenamente este objetivo se necesita ascender a altitudes
sobre los 10 kilómetros.
Surge así otra solución, la cual
consiste en llevar sensores infrarrojos a bordo de aviones. Ya desde mediados
de los años 60 (del siglo pasado) se instalaron pequeños telescopios en algunas
aeronaves. Entre 1965 y 1973 se empleó un avión Convair
990, bautizado “Galileo”, como plataforma para llevar
una serie de instrumentos para observación astronómica, estos trabajos
estuvieron a cargo del Dr. Gerard Kuiper (1905-1973), un destacado
astrónomo planetario y precursor de la astronomía infrarroja. Posteriormente se
utilizó un Lear Jet, en el cual se instaló un instrumento
de 30 cm de diámetro.
Sin embargo, fue el Observatorio
Aéreo Kuiper (KAO), bautizado así en homenaje al
destacado astrónomo que había fallecido recientemente, a bordo de un avión Lockheed C-141, con un espejo de 91cm, el más
importante de esa primera generación de Observatorios Aerotransportados. KAO
fue operado por la Nasa entre los años 1974 y 1995, volaba a una
altitud de trece km, lo cual le permitía sobrepasar el 85% de la atmósfera (en
densidad) y el 99% del vapor de agua atmosférico (humedad).
KAO hizo descubrimientos notables, como la existencia
de anillos en el planeta Urano, confirmó la presencia de atmósfera en Plutón,
permitió observar galaxias antiguas, y detectar vapor de agua en algunos
cometas. También hizo importantes aportes al estudio del nacimiento de
estrellas en nubes interestelares y contribuyó al estudio de la Supernova
SN1987A en infrarrojo.
Nace SOFIA
Fue tal el éxito del KAO,
que la Nasa decidió continuar con el concepto, y se embarcó en el
proyecto de operar un Observatorio Aerotransportado de nueva generación. Para
esto se asoció con el Centro Aeroespacial Alemán (DLR),
y juntos dieron origen a SOFIA (Stratospheric
Observatory For Infrared Astronomy), en español: Observatorio Estratosférico para Astronomía
Infrarroja. El aporte de la Nasa corresponde al 80% del total
del proyecto, provee el avión y es el encargado de la operación el Observatorio
Aéreo. Su contraparte alemana corre con el 20% y fue la encargada de construir
el telescopio. El primer vuelo de pruebas se efectuó en abril de 2007, en tanto
que la primera luz de SOFIA (primera observación efectiva) se
realizó durante la noche del 25-26 de mayo de 2010, apuntando al planeta Júpiter
y la galaxia M82.
El Avión
El avión utilizado es un BoeingB747-SP,
que es una versión más corta (en 14 m) del popular Jumbo lo cual lo hace lucir
algo rechoncho, y cuyo diseño obedeció a un requerimiento hecho, a mediados de
los años 70, por algunas compañías aéreas que necesitaban un aparato de gran
autonomía y velocidad, pero sin la capacidad de pasajeros que tenía el Jumbo
normal. Este aparato en particular fue construido en el año 1977 para la
desparecida línea aérea Pan American World Airways (Pan Am), y
fue bautizado como Clipper Lindberg, en homenaje al célebre
aviador Charles Lindberg (1902-1974), el primero en
cruzar en solitario el océano Atlántico, en mayo de 1927. Posteriormente esta
aeronave fue vendida a la compañía United Airlines en donde
estuvo en servicio hasta el año 1995.
En 1997 fue adquirido por la Nasa
para su utilización como nave portadora del Observatorio. Para tal
cometido debió ser transformado completamente, para alojar no sólo al
telescopio, sino también a todos los otros instrumentos que conforman el
Observatorio, y habilitar el espacio de trabajo para los operadores encargados
de su funcionamiento. Demás está decir que esta transformación no fue una tarea
fácil, ya que hubo que hacer modificaciones profundas a la estructura del
avión, para poder abrir en vuelo, con seguridad, una compuerta rectangular de
gran tamaño (5.5 m de alto por 4.1 m de ancho), por la cual se asoma el
telescopio, siendo necesario aislar este compartimiento del resto de la cabina
presurizada. En la fotografía del inicio del artículo se observa que la sección
en donde va la compuerta fue ensanchada, para incrementar la resistencia
estructural de la aeronave en esa zona.
El telescopio
El Consorcio Aeroespacial
Alemán (DLR) fue el encargado de construir el telescopio, se trata de
un aparato reflector del tipo Cassegrain con un espejo principal de 2.7 m de
diámetro (2.5 de apertura efectiva), el cual va montado sobre un complejo
sistema de cojinetes lubricados con aceite presurizado y contrapesos ajustables
que lo aíslan de la vibración y movimientos propios del vuelo, además de una
serie de giróscopos y cámaras fotográficas de alta velocidad, que aseguran su
estabilidad y orientación durante las observaciones. El telescopio tiene un
rango de movimiento limitado entre 20° y 60°, por lo que para observar objetos
que estén fuera de ese rango el avión debe maniobrar realizando virajes. El
telescopio, junto a todos sus mecanismos pesa 17 toneladas.
Sin embargo, como se trata de un
Observatorio, además del telescopio, lleva una serie de otros instrumentos que
le permiten analizar a fondo la radiación infrarroja captada a esas altitudes.
Entre estos se cuentan una serie de espectrógrafos y sensores
CCD de alta precisión que permitirán analizar, por tramos, todo el
espectro infrarrojo recibido.
SOFIA es casi un Observatorio Espacial, pero con la
ventaja de regresar a casa después de cada jornada de trabajo. Esto le
reportará una serie de ventajas tales como:
a) Poder dirigirse a cualquier lugar del mundo desde
donde sea más favorable observar algún fenómeno transitorio, tales como novas o
supernovas, aparición de cometas, asteroides, estrellas variables, etc.
b) Reparar y actualizar cada uno de los muchos
instrumentos de a bordo, manteniendo al Observatorio siempre vigente con la
última tecnología astronómica.
c) Capacidad de probar nuevas tecnologías.
d) Posibilidad de coordinar y complementar sus
observaciones con las de los Telescopios Espaciales Infrarrojos actualmente en
funcionamiento (Hubble, Wise, Spitzer
y Herschel). Esto porque SOFIA posee una mayor cantidad de
sensores que cualquiera de ellos, pero también porque muchas veces las
restricciones impuestas por las órbitas de estos Telescopios Espaciales les
impiden acceder a ciertos objetos o fenómenos interesantes de observar.
e) Mayor tiempo de vida útil que cualquier Telescopio
Espacial.
Su funcionamiento
SOFIA, vuela a 13,7 km (45.000 pies) de altitud, lo que
lo pone por encima del 99.8% del vapor de agua atmosférico. Puede estar 12
horas en el aire y recorrer más de 12.000 km. por misión. El proyecto contempla
realizar 4 vuelos a la semana, lo cual significa realizar a lo menos 200 vuelos
anuales, con 1000 horas de observación efectiva, esperándose que este
observatorio móvil esté operativo por, a lo menos, veinte años.
Con respecto a las personas bordo, SOFIA
lleva tres tripulantes (comandante, primer oficial e ingeniero de vuelo) y seis
operadores del Observatorio, pero además tiene capacidad para quince pasajeros,
entre los que podrán viajar astrónomos cuyos proyectos de observación estén en
ejecución, pero también invitados especiales a través del programa “Embajadores
de la astronomía aerotransportada”.
Los proyectos de observación son
seleccionados por el SOFIA Science Center, organismo que evalúa su
calidad y pertinencia, respetando la proporción asignada según el aporte de
cada socio (EEUU y Alemania). Las principales áreas
de estudio abordadas por este observatorio aéreo son:
a) Formación
de estrellas y planetas
b)
El
medio intergaláctico
c) Centros
Galácticos
d) Nubes
interestelares
e) Ciencias
planetarias
Funcionando ya a régimen, SOFIA
está entregando los primeros resultados científicos y se está
cumpliendo también con el objetivo de contribuir en la formación de estudiantes
de astronomía, experimentar nuevas tecnologías y acercar a la ciudadanía al
conocimiento del Universo, ya que por la capacidad de llevar pasajeros, se
cursan invitaciones para profesores, estudiantes y astrónomos amateurs. SOFIA
es la combinación perfecta entre astronomía y aviación, y sin lugar a dudas
atraerá e inspirará a toda una nueva generación de jóvenes científicos y al
público en general, hacia las ciencias del Espacio.
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