Proponen el terrascopio
Según un estudio se podría usar la atmósfera de la Tierra como lente para un telescopio.
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El ser humano siempre ha mirado a las estrellas en busca de respuestas. La mayor parte del tiempo lo ha hecho bajo un punto de vista mágico. En los últimos siglos lo ha hecho usando el método científico.
Desde Galileo se ha ayudado de los telescopios para ver objetos cada vez más débiles y lejanos. Cuando empezamos a lograr ver otras galaxias lejanas también logramos ver más atrás en el tiempo. Los telescopios son una herramienta esencial en Astronomía.
Pero si queremos desvelar los secretos últimos del Cosmos necesitaremos construir telescopios cada vez más grandes, tanto en el suelo como en el espacio. Ya se están construyendo el telescopio extra grandes europeo del ESO en Chile. El que se tenía que construir en Hawaii lleva un retraso de cinco años por culpa de los los nativos hawaianos que dicen que ese telescopio altera la cumbre sagrada de Mauna Kea. Al parecer el pensamiento mágico no nos abandona del todo.
Si se quiere ver exoplanetas y saber si albergan vida necesitaremos de este tipo de telescopios y de telescopios en el espacio como el proyecto de telescopio LUVOIR, con un espejo segmentado que en su versión más ambiciosa mediría 15 metros de diámetro. Sin duda un digno sucesor del Hubble (el James Webb no lo es).
En todo caso, todos esos telescopios, tanto en tierra firme como en órbita, son cada vez más caros.
¿Hay otras alternativas? Claudio Maccone llegó a proponer hace poco el uso del Sol como lente gravitatorios, por lo que el punto focal estaría una distancia mínima de unos 83 000 millones de kilómetros. Es decir, habría que viajar a 550 Unidades Astronómicas (Neptuno está 30 UA del Sol), por lo que sería muy complicado, por no decir imposible con la tecnología actual
Ahora, un estudio aboga por el uso de la atmósfera terrestre a modo de lente, aunque este concepto se viene, en realidad, discutiendo desde 1979. Es curioso porque normalmente la atmósfera terrestre es lo que impide a los astrónomos ver bien el cielo, incluso en ausencia de nubes.
David Kipping (Columbia University) sostiene que su concepto de “terrascopio” se puede implementar de forma muy barata con un telescopio espacial que cuente con un espejo de 1 metro de diámetro, pero que podría recolectar tanta luz como un telescopio de 150 metros de espejo principal. “Las posibilidades son enormes. Podrías detectar cadenas montañosas sobre exoplanetas. Podrías detectar la fuentes de luz más débiles del Universo”, afirma Kipping. Según este investigador, se podría desvelar signos de vida, o incluso vida inteligente, en otros planetas más allá de nuestro Sistema Solar.
El telescopio se basaría en el fenómeno de refracción conocido de toda la vida. La luz procedente de un objeto lejano es refractada por la atmósfera terrestre, que forma un cono y es enfocada en un punto que está a una distancia un poco más cercano que la órbita de la Luna. El Terrascopio serviría para longitudes de onda largas a partir del rojo y el infrarrojo. Para otras longitudes de onda el punto focal estaría demasiado cerca de la Tierra. El autor sostiene que lo ideal sería situar un detector en el punto de Lagrange L1 del sistema Tierra-Sol.
Se usarían las partes más altas de la atmósfera como lente, que es en donde hay menos nubes y vapor de agua, que absorbe fuertemente la luz infrarroja. La luz pasaría a través de la estratosfera por encima de 13,7 kilómetros de altura. A esta distancia las nubes solamente bloquearían el 8% de la luz estelar.
La imagen del objeto formaría un anillo en ese punto y la amplificación de intensidad luminosa sería de 22 500 durante unas 20 horas de integración. Este poder de amplificación nunca se podría conseguir con la actual tecnología convencional. Pero, por otro lado, enviar un telescopio de un metro a ese punto sería bastante fácil, pese a que habría que costear de todos modos una misión así.
En principio, según Kipping, también se podría usar en sentido inverso para transmitir una señal luminosa en sentido contrario y usar los distintos planetas de nuestro sistema como repetidores.
Obviamente todavía quedarían por realizar estudios más avanzados sobre esta idea. Los cálculos realizador por Kipping son preliminares y se basan en modelos atmosféricos muy simples que no tienen en cuenta aspectos como la presencia de nubes a gran altura.
Otro problema del concepto es que que por cada telescopio colocado en el punto orbital adecuado sólo se puede ver una región pequeña de cielo a la vez. Para ver otras regiones hay que esperar que esté en otro punto de la órbita o incluso se necesitarían otros telescopios para otras zonas. Si se lanzan más de estos telescopios entonces la ventaja económica de la idea se reduce.
Luego está el asunto de reconstruir una imagen clara del objeto observado a partir de la luz recibida. Habrá mucha luz no deseada que constituirá ruido óptico. El Sol y la luna vecina proporcionan mucha luz de este tipo y habría que usar un ocultador para la Tierra que, posiblemente, volaría a distancia por delante del telescopio convencional. Básicamente, el terrascopio nunca operará a oscura del todo.
Otros fenómenos como la turbulencia acumulada, airglow y la dispersión de Raleigh y de Mie de la luz por la propia atmósfera reducirían la calidad de las imágenes que se obtuvieran.
El sistema informático que reconstruya la señal tendrá que tener en cuenta este último factor y, sobre todo, la geometría de la imagen refractada que, además, dependerá de la longitud de onda de la señal. Algunos expertos, como Slava Turyshev (Jet Propulsion Laboratory), dudan de que se pueda tener una imagen más o menos útil al final.
La ventaja de la idea es que, una vez se avance en su estudio y se estime que pueda funcionar, podría ponerse a prueba con una pequeña misión espacial barata que conste de un telescopio muy pequeño. Si tuviera éxito se podría usar un telescopio mayor.
Copyleft: atribuir con enlace a htpps://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Dibujo: James Tuttle Keane California Institute of Technology.
6 Comentarios
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sábado 7 septiembre, 2019 @ 11:41 am
Pero si se colocase en L2, la Tierra ocultaría al Sol y si se situase en L1 miraría en sentido contrario al Sol, así que, en el curso de un año habría cubierto todo en una buena franja de gran ángulo, diría que más de 30º seguro -es una opinioncilla-.
domingo 8 septiembre, 2019 @ 12:58 pm
Neofronteras dice: “El autor sostiene que lo ideal sería situar un detector en el punto de Lagrange L1 del sistema Tierra-Sol”
Creo que aquí hay un malentendido: El Radio de Hill (RHill) en torno a la Tierra para el sistema Sol-Tierra es la distancia teórica máxima a la que un satélite puede orbitar la Tierra sin desviarse y acabar orbitando el Sol. El radio de Hill determina una Esfera de Hill completa en torno a la Tierra. Dentro de esa esfera, teóricamente puedes colocar un satélite en órbita cerrada estable con cualquier inclinación respecto de la eclíptica y cualquier excentricidad mientras el apogeo del satélite sea inferior al radio de Hill.
En la Esfera de Hill existen 2 puntos singulares, los de intersección de la esfera con la recta Sol-Tierra, que son los puntos de Lagrange L1 y L2 del sistema. Pero observad que el estudio de Kipping no nombra para nada los puntos de Lagrange y en ningún momento dice que haya que poner el telescopio en uno de ellos. El abstract dice:
…La luz de las estrellas que pasa a través de la atmósfera de la Tierra es refractada por un ángulo de poco más de un grado cerca de la superficie. Esto enfoca la luz en una línea focal que comienza en un límite interno (y cromático) y se prolonga hasta el infinito, ofreciendo una oportunidad de manifestarse como lente. Se muestra aquí que la línea focal comienza en ∼85% de la separación Tierra-Luna, y por lo tanto colocar un detector en órbita entre ahí y 1 Radio de Hill podría explotar esa lente refractora…
Claro entiendo yo, no más cerca de 85% T-L porque no se vería nada y no más lejos de RHill porque el satélite no tendría órbita estable alrededor de la Tierra. Dentro del paper se pueden ver análisis y gráficos para ubicaciones del telescopio en órbitas de radio L = RHill y órbitas L= RHill / 2
Entiendo que este paper de Kipping es básicamente un sencillo análisis geométrico/óptico preliminar del problema y que en esta primera aproximación no tiene en cuenta para nada la dinámica satelital. Se me ocurre que es posible que un análisis más profundo del tema tal vez (¿?) sí aconsejase colocar el telescopio en una Órbita de Halo en torno a Lagrange L1 Sol-Tierra como sugiere don Neo.
Gracias Neofronteras por tus siempre tan interesantes artículos.
Saludos.
domingo 8 septiembre, 2019 @ 7:40 pm
Si todos los comentarios son como el último de Albert esta web se sale.
Entrando en mis miserias, a mí se me disparan dos canales de neuronas. El primero, es conocida mi idea de que los ETs se ocultan, por varias razones, una de ellas no provocar interferencias en civilizaciones mucho menos avanzadas, en la idea de que son muy responsables en términos generales y nosotros mismos ahora no podemos calibrar qué impacto cultural podría tener en la nuestra un descubrimiento así.
Pues vamos viendo que estar ocultos es bastante complicado y requerería de políticas costosas, para nada sencillas. Si este concepto de telescopio funciona, y dejando libre la imaginación uno podría imaginar mundos ET donde su equivalente sería más fácil de realizar y con mejores resultados, las ocultaciones requerirían casi de medidas «personalizadas» y en último término, una vez alcanzados determinadas capacidades por parte de observadores, me temo que la ocultación sería impracticable. O eso me parece con lo que sé hoy.
La segunda idea es si Júpiter es viable para este concepto, aunque aquí los desafíos técnicos son quizá también insalvables actualmente.
lunes 9 septiembre, 2019 @ 10:03 am
Evidentemente, Dr. esta web, se sale por si misma, pero empuja mucho a ello, tanto tus inteligentes análisis como el comentario al que aludes. Digo yo, solo por decir.
martes 10 septiembre, 2019 @ 11:21 am
Albert dice -párrafo 2º, línea 3ª-: «… y acabar orbitando el Sol». Pero eso sólo sucederá si su velocidad tangencial -supongo, que no soy ducho en este tema y diría que en ninguno- ha alcanzado (o tiene) la magnitud necesaria para mantener una órbita solar; si la velocidad es menor, creo que caería hacia el Sol ¿?. En nuestro caso, al alejarse de la Tierra en L1, su velocidad habría de disminuir respecto a la Tierra y, naturalmente, también respecto al Sol, así que veo más probable una caída hacia este que una órbita estable; o quizá una órbita que va desacelerando al tener que atravesar la radiación solar de todo tipo y, al final, acabar chocando contra el Sol. Con humildad, digo yo…
viernes 13 septiembre, 2019 @ 11:56 am
Bueno, como ninguna mente similar a la mía que he descrito por ahí, no recuerdo en qué artículo -ni voy a ponerme a buscarlo-, pienso que ese L1 ha de ser algo así como un «punto gordo», de esos que, de críos, nos servían para unir rectas paralelas, solo que tridimensional aunque no demasiado; más extenso en el plano orbital de los tres cuerpos. Y he hablado del caso en el cual el objeto de desvía hacia el Sol, minorando su velocidad tangencial y suponiendo que acabará chocando con él. Pero si la disminución se da cuando está desviado hacia la Tierra, acabará sobre nuestras cabezas. Es un decir.