El astrnomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenmenos ms espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigacin, aventuras astronmicas y novedades cientficas sobre el Universo analizadas en profundidad.
Un grupo de trabajo de NASA ha presentado recientemente una hoja de ruta sobre proyectos de astronoma con globos. Los telescopios aerotransportados son poco conocidos, pero comparten muchas ventajas con los telescopios espaciales a un costo mucho menor.“Muchos telescopios futuros irn montados en globo”
La barrera atmosfrica
La atmsfera terrestre es una barrera que dificulta considerablemente la observacin astronmica. La turbulencia del aire degrada la calidad de las imgenes en el rango visible del espectro; y, adems, algunos rangos de frecuencia, como el ultravioleta, el infrarrojo medio y lejano, o el submilimtrico, estn completamente bloqueados por la atmsfera que absorbe todas esas radiaciones. La emisin de los astros a esas frecuencias no alcanza, por tanto, la superficie terrestre y no puede ser estudiada con telescopios convencionales desde tierra.
Emplazar los telescopios por encima de las capas ms bajas y densas de la atmsfera tiene pues grandes ventajas: permite mejorar la calidad de las imgenes y acceder a las emisiones que no alcanzan la superficie terrestre. Por eso, los mejores observatorios se sitan en alta montaa e incluso se montan en plataformas espaciales. Los telescopios espaciales no sufren ningn efecto nocivo de la atmsfera, pero son sistemas muy complejos, muy onerosos y que revisten grandes riesgos, pues los problemas tcnicos durante el lanzamiento o durante su funcionamiento pueden ocasionar la prdida irrecuperable del instrumento.
Montar un telescopio en un globo permite elevarlo hasta unos 50 kilmetros de altitud, mucho mayor que la altitud a la que ascienden los telescopios instalados en un avin, como SOFIA, que apenas alcanzan los 15 kilmetros. As, un telescopio transportado en globo se eleva muy por encima de las capas atmosfricas densas y, sin embargo, tiene un coste muchsimo menor que una misin espacial.
Banco de pruebas
Es cierto que algunos telescopios en globo se han estrellado, pero los daos sufridos por estos casos no siempre son irreversibles y los instrumentos pueden repararse, o mejorarse, entre vuelo y vuelo. El propio globo impide al telescopio observar en direccin del cenit, pero se pueden utilizar suspensiones muy largas para reducir esa limitacin a un par de grados. Un telescopio en globo tambin debe ir equipado con magnetmetros y giroscopios que permitan aislarlo de los movimientos del globo debidos a los vientos, a su rotacin o a su bamboleo pendular.
Los globos vienen siendo utilizados desde hace ms de un siglo para experimentos de meteorologa y de fsica. Hace poco recordbamos en estas
En 1957, desde EE.UU., el globo Stratoscope I iz un primer telescopio, de tan solo 30 centmetros de apertura hasta la estratosfera y, desde entonces, ha habido una sucesin ininterrumpida de telescopios aerotransportados en globo, muchos de ellos han servido como bancos de pruebas para futuras misiones espaciales.
Citemos, como ejemplo, el globo francs PRONAOS, que transportaba un telescopio de ondas submilimtricas, de 2 metros de apertura, que funcion entre 1986 y 1999, a 40 kilmetros de altitud, y que fue precursor de los telescopios espaciales europeos PLANCK y HERSCHEL. Tambin muy exitoso fue el experimento estadounidense Boomerang que estuvo, entre 1997 y 2003, midiendo el fondo csmico de microondas sobre la Antrtida.
Hoja de ruta
Un grupo de trabajo de NASA, coordinado por Peter Gorham (Univ. de Hawi) acaba de elaborar un sesudo informe sobre el estado del arte de la astronoma en globo y ha recomendado una hoja de ruta para su desarrollo durante la prxima dcada. El informe detalla los estudios astrofsicos que pueden realizarse con globos y que abarcan desde el sistema solar y los exoplanetas hasta la cosmologa.
Tambin subraya este informe que los globos utilizados para instalar telescopios deben de ser capaces de cumplir tres prescripciones bsicas: ser capaces de izar cargas tiles pesadas, poder flotar a muy altas altitudes y poder volar durante mucho tiempo antes de descender al suelo. Para lograr todo esto, se consideran dos tipos de diseo: globos de presin cero (ZPB, por sus siglas en ingls) y los globos de superpresin (SPB).
Los ZPB pueden controlar su altitud regulando el lastre y la cantidad de helio inyectada en el globo. Estos globos tienen su vida til limitada por las cantidades de lastre y helio que transportan: cando se acaba el helio o el lastre, yo no se podr controlar la altitud. Los ZPB solo pueden realizar vuelos de unos cuantos das (hasta dos meses en la Antrtida), pero pueden izar cargas de hasta 4 toneladas.
Los globos de superpresin (SPB) se llenan con una cantidad de helio tal que la presin interna en el globo sea siempre superior a la del aire circundante. Estos globos estn realizados con un material extraordinariamente resistente y pueden permanecer a altitud constante da y noche sin necesidad de transportar materiales fungibles, lo que permite vuelos muy prolongados, de hasta 100 das. Pero, por el momento, no pueden volar tan alto como los ZPB ni pueden izar cargas tan pesadas.
El informe recomienda, entre otras sugerencias, desarrollar las capacidades tcnicas de los SPB para que puedan volar ms alto aumentando su capacidad de sustentacin, mejorar los sistemas de apuntado de los telescopios y la instalacin de una base de lanzamiento de este tipo de globos en Wanaka, Nueva Zelanda. Segn el informe, estos desarrollos permitiran el lanzamiento de toda una serie de telescopios que complementaran a las misiones espaciales insignia de NASA y que ofreceran unos descubrimientos cientficos comparables a los obtenidos mediante vuelos espaciales, pero a un costo mucho menor.
El informe completo (97 pginas) del Grupo de Anlisis del Programa de Globos de NASA, titulado “A roadmap for scientific balllooning” puede ser consultado ntegro en este enlace.
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Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronmico Nacional [https://bit.ly/3GzKALD] (Instituto Geogrfico Nacional) y acadmico de la Real Academia de Doctores de Espaa.
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