Actualizado 16/04/2015 13:57 CET

Proponen optimizar telescopios espaciales con nubes de polvo brillante

Nube de partículas en laboratorio
Foto: G. SWARTZLANDER/ROCHESTER INSTITUTE OF TECHNOLOGY

MADRID, 16 Abr. (EUROPA PRESS) -

   Los telescopios espaciales pueden algún aprovechar materiales brillantes artificiales para tomar mejores imágenes de nuevos mundos, según el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

   Los telescopios estándar utilizan espejos sólidos para tomar imágenes de objetos lejanos. Pero construir espejos grandes y complejas necesarios puede ser bastante caro y difícil. Su tamaño y el peso también se suman a los retos para desarrollar un telescopio espacial.

   Un concepto llamado Orbiting Rainbows (Arcos Iris Orbitales) trata de abordar estas cuestiones. Los investigadores proponen utilizar nubes de partículas brillantes como reflectantes en lugar de espejos para permitir a un telescopio ver las estrellas y los planetas extrasolares. La tecnología permitirá imágenes de alta resolución a una fracción del costo.

   "Es una nube flotante que actúa como un espejo", dijo Marco Quadrelli del JPL, investigador principal del proyecto. "No hay una estructura de soporte, ni acero alrededor de ella, ni bisagras, sólo una nube."

   En el sistema propuesto, la pequeña nube de granos brillantes quedaría atrapada y manipulada con múltiples rayos láser. El atrapamiento sucede debido a la presión de la luz láser - específicamente, el impulso de los fotones que se traduce en dos fuerzas: una que empuja las partículas hacia fuera, y otra que empuja las partículas hacia el eje del haz de luz. La presión de la luz láser procedente de diferentes direcciones da forma a la nube y empuja los granos pequeños para alinearse en la misma dirección. En un telescopio espacial, se formaría una nube tenue de millones de granos, cada uno, posiblemente, tan pequeño como fracciones de un milímetro de diámetro.

   Un telescopio de este tipo tendría una amplia abertura ajustable, espacio a través del cual pasa la luz durante una medición óptica o fotográfica; de hecho, podría dar lugar a aberturas, posiblemente, mayores que las de los telescopios espaciales existentes. También sería mucho más sencillo de empacar, transportar y desplegar que un telescopio espacial convencional.

   La naturaleza está llena de estructuras que tienen propiedades de enfoque de dispersión de luz y, como el arco iris, fenómenos ópticos en las nubes, o las colas de los cometas. Las observaciones de estos fenómenos, y los últimos éxitos de laboratorio en atrapamiento óptico y manipulación han contribuido al concepto de Orbiting Rainbows. La idea original para un telescopio basado en un espejo atrapado por láser se propuso en un artículo 1979 por el astrónomo Antoine Labeyrie en el College de France en París.

   Ahora, el equipo de Orbiting Rainobws está tratando de identificar formas de manipular y mantener la forma de una nube de polvo en órbita mediante presión de láser para que pueda funcionar como una superficie de adaptación con características electromagnéticas útiles, por ejemplo, en las bandas óptica o de radar.

   Debido a que una nube de motas brillantes no es una superficie lisa, la imagen producida a partir de esas motas en un telescopio será más ruidoso - con una distorsión más moteada - de lo que un espejo normal generaría. Es por eso que los investigadores están desarrollando algoritmos para tomar varias imágenes y eliminar computacionalmente el efecto moteado del brillo.

   Para probar la idea, el co-investigador Grover Swartzlander, profesor asociado en el Instituto de Tecnología de Rochester en Nueva York, y sus estudiantes repartieron el brillo en una lente cóncava en el laboratorio. Su equipo utilizó el láser para representar la luz de un sistema estelar doble. Apuntaron el espejo manchado a las estrellas simuladas, y utilizaron una cámara para tomar imágenes. Con muchas exposiciones y un montón de procesamiento, una imagen de las dos "estrellas" surgió usando el espejo brillante.

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   "Este es un gran logro", dijo Quadrelli. "Esto demuestra un experimento muy controlado en el que hemos sido capaces de hacer imágenes en el espectro de luz visible." La tecnología podría utilizarse más fácilmente para las señales de radio. Debido a que la longitud de onda es mucho más larga (aproximadamente un centímetro, en comparación con nanómetros de la luz visible), los granos de espejo no tiene que ser tan precisamente controlados o alineados. Esto abre aplicaciones a las ciencias de la Tierra como la detección de terremotos y la teledetección de agua y otros fenómenos.

   El sistema aún no se ha demostrado en el espacio. Para una prueba en la órbita baja de la Tierra, los investigadores tendrían que desplegar un telescopio con un pequeño parche de partículas, no más grandes que una tapa de botella, para demostrar que se puede atrapar en la forma adecudada para reflejar la luz. El siguiente paso sería hacer muchos de estos parches y sintetizar una abertura con la cual hacer imágenes.

   El proyecto representa una nueva aplicación de la "materia granular," materias tales como granos de polvo, polvos y aerosoles. Dichos materiales son muy ligeros, se pueden producir a bajo costo y podrían ser útiles para la comunidad la exploración espacial. En este proyecto en particular, el brillo se puede conferir a pequeños gránulos de plástico con un revestimiento metálico, de cuarzo o de algún otro material.

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