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El mayor radiotelescopio de la historia: un océano de antenas para descubrir vida en otros planetas

Una coalición de 10 países financia la construcción del mayor radiotelescopio de la historia: centenares de miles de antenas repartidas por miles de kilómetros y actuando como una sola

Si se construye tal y como está previsto, será un gran salto del conocimiento científico de la humanidad

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Antenas

La idea es ambiciosa: un gigantesco radiotelescopio compuesto de miles de antenas, en grupos de distinta densidad, y separados por miles de kilómetros. De esta manera, todas juntas actúan como una única y enorme antena. Con semejante receptor, será posible detectar la presencia de agua u otras moléculas claves para la vida en planetas de estrellas a miles de años luz. Además, también se podrían analizar núcleos activos de galaxias tal como eran 1.000 millones de años tras el Big Bang.

Por eso, una docena de países comenzó en 1991 a diseñar el mayor instrumento astronómico de la historia. Desde entonces, se han ido construyendo algunas porciones en lugares como Sudáfrica o Australia. Pero la financiación del conjunto, estimada en más de 2.000 millones de euros, nunca ha estado del todo asegurada, y en la última reunión del consorcio responsable del radiotelescopio SKA (siglas de Square Kilometer Array; antena de un kilómetro cuadrado) se ha decidido colocar más cerca algunas de sus antenas para rebajar costes.

Si finalmente se lleva a cabo este recorte, el SKA perderá resolución sin dejar de ser uno de los más ambiciosos proyectos astronómicos de la historia.

Vista aérea de la distribución de antenas en el proyecto SKA

Vista aérea de la distribución de antenas en el proyecto SKA

Cuando estén todos sus componentes en funcionamiento, la superficie total de recepción será de un kilómetro cuadrado; 6,25 veces la del FAST chino, actual récord mundial. No obstante, la principal característica del SKA no es tanto la superficie total como su distribución. La recepción estará repartida entre miles de antenas individuales de varios tipos, optimizadas para diferentes partes del espectro y conectadas con cables de fibra óptica.

Los datos recibidos por todas ellas se integrarán usando una técnica conocida como Síntesis de Apertura, que permite al conjunto funcionar como una gigantesca antena única. Por eso la red de comunicación e informática es de vital importancia, como las estaciones intermedias. El centro de control y procesamiento estará en Gran Bretaña, en el histórico Observatorio Jodrell Bank.

La idea original surgió en 1991, los trabajos preliminares arrancaron en 1993 y la firma del primer acuerdo se realizó en 2000. Tras el SKA, hay una coalición de 10 países que financian el proyecto: son Australia, Canadá, China, Holanda, India, Italia, Nueva Zelanda, Sudáfrica, Suecia y el Reino Unido.

El radiotelescopio servirá como contraparte del otro gran proyecto astronómico terrestre en marcha, el Telescopio Europeo Extremadamente Grande ( E-ELT en sus siglas en inglés) de Cerro Armazones, en el desierto chileno de Atacama. E-ELT está financiado y ya han comenzado los trabajos, pero la construcción de la primera fase de SKA no comenzará hasta 2018. Si todo sale bien, el SKA estaría completo y operativo hacia 2030.

Miles de antenas a lo largo de cientos de kilómetros

El diseño se basa en dos grandes agrupaciones de antenas, una centrada en la meseta del Karoo, en el suroeste de Sudáfrica, y otra en el desierto australiano. Cada una de las agrupaciones consta de una zona central de unos cinco kilómetros de radio que agrupa centenares (Karoo) o miles (Australia) de antenas; alrededor hay una zona intermedia hasta los 180 kilómetros de distancia con antenas distribuidas aleatoriamente y cada vez más separadas. Finalmente, entre los 180 y los 3.000 kilómetros, habrá conjuntos dispersos de 20 antenas a lo largo de 5 brazos en espiral.

Imagen: Alex Cherney | CSIRO

Imagen: Alex Cherney | CSIRO

En África se planea extender estas líneas fuera del Karoo e incluso de Sudáfrica. Pretenden hacerlo instalando agrupaciones en países como Botswana, Ghana, Kenya, Madagascar, Islas Mauricio, Mozambique, Namibia y Zambia. Allí predominarán las antenas de tipo plato parabólico de 15 metros de diámetro para cubrir las frecuencias intermedias del espectro radioeléctrico. En total, habrá cerca de 2.000 antenas en el continente.

En Australia, sin embargo, serán del tipo dipolo, mucho más pequeñas y numerosas (centenares de miles) para cubrir las frecuencias más bajas. Algunos de los conjuntos tendrán una geometría calculada para actuar como instrumentos independientes y llevar a cabo rápidos barridos del cielo.

Originalmente, varios países compitieron por ser sede hasta que el consorcio se decidió por Sudáfrica y Australia. Los lugares escogidos han tenido que comprometerse a crear una serie de infraestructuras físicas (carreteras, alimentación eléctrica, comunicaciones) y también legales; ambas zonas son áreas de silencio radioeléctrico en las que algunas actividades están limitadas para no interferir con los radiotelescopios. El proceso exigirá también el desarrollo de nuevas tecnologías, tanto en la construcción de las antenas y los receptores como en la captación y procesamiento de datos. Por eso el despliegue se planeó en varias fases.

En este momento están operativos dos demostradores tecnológicos. En Australia funciona desde 2012 el Australian Square Kilometer Array Pathfinder ( ASKAP), 36 antenas parabólicas de 12 m de diámetro y una superficie colectora total de 4.000 metros cuadrados que es hoy el radiotelescopio más rápido del mundo; se dedica a estudiar la formación y evolución de galaxias, además de catalogar fuentes de radio. Mientras, se construye el MeerKAT en Sudáfrica, que estará terminado este año y consta de 64 antenas de 13,5 metros de diámetro.

Ambos observatorios llevan a cabo trabajo astronómico, pero sobre todo desarrollan tecnología como proyectos pioneros: la primera fase del SKA comenzará a construirse en 2018, y cuando se termine en 2023 constará de 197 antenas parabólicas de 15 metros de diámetro en Sudáfrica.

Por otro lado, en Australia se construirán 125.000 antenas dipolo de baja frecuencia. A partir de aquí arrancará la Fase 2 que incluirá estaciones en otros países africanos y más antenas y se espera culmine en 2030.

Cuando esté terminado, SKA revolucionará la radioastronomía en capacidad, sensibilidad, resolución y rapidez. Su impacto será especialmente intenso en África, un continente en el que la astronomía no ha tenido desarrollo; MeerKAT y sus extensiones crearán allí una nueva generación de instituciones científicas.

Los problemas de los megaproyectos

Antenas

Inevitablemente, los dos proyectos han encontrado impedimentos. A pesar de estar situados en lugares remotos para evitar la contaminación electromagnética y terrenos en los que se asientan poblaciones, algunos no están satisfechos con los nuevos vecinos. Sobre todo en Sudáfrica.  Varias comunidades locales han expresado su malestar. La historia del país complica las cosas, ya que la región está poco poblada pero tiene mayoría de granjeros blancos que desconfían del actual gobierno sudafricano y temen la expropiación de sus tierras.

El principal problema sigue siendo el dinero: ya ha habido varios replanteamientos de los planes originales para reducir costes, como la eliminación de toda una clase de antenas. O como la reciente propuesta de acercar las agrupaciones de antenas de los brazos espirales, reduciendo en un 20% el coste previsto a costa de perder resolución angular. El cambio permitiría completar la Fase 1 dentro de su presupuesto previsto de 674 millones de euros y aún podría revertirse en todo o en parte si apareciera una fuente de financiación complementaria. De lo contrario, los astrónomos tendrán que encajar como puedan la reducción de resolución y reajustar sus planes de estudio.

Al fin y al cabo, cuando se termine SAK será al menos 50 veces más sensible que los mejores radiotelescopios actuales. Esto permitirá, entre otras cosas, ver más allá en el espacio y en el tiempo. Además, podrá barrer el cielo 10.000 veces más rápido que los instrumentos que existen hoy. Sus capacidades supondrán un salto en nuestro conocimiento del Universo y un enorme avance científico. Si los crueles dioses de la política y la economía no siguen reduciendo su tamaño, claro está. 

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