La revoluci¨®n de los espejos

Hasta ahora, la construcci¨®n de los grandes espejos astron¨®micos requer¨ªa un largo proceso de a?os. En primer lugar hab¨ªa que conseguir grandes bloques de v¨ªdeo ¨®ptico muy homog¨¦neos y sin tensiones residuales, que posteriormente hab¨ªa que tallar y pulir con esmerada precisi¨®n, y despu¨¦s metalizar en su cara frontal.Las dimensiones de un objetivo de espejo de un telescopio importante oscilan alrededor de un metro de di¨¢metro. Debido a su gran peso se necesita una costosa y pesada estructura mec¨¢nica capaz de sostener y movilizar controladamente el telescopio. Esto hace que un proyecto de un telescopio astron¨®mico grande, de configuraci¨®n tradicional, sea un proyecto de gran envergadura econ¨®mica, y una gran inversi¨®n en tiempo, materiales y mano de obra especializada.

Para fabricar los nuevos espejos se utiliza una l¨¢mina de pl¨¢stico metalizada, con caracter¨ªsticas el¨¢sticas preestablecidas y superficie reflectora bien pulida. La l¨¢mina es tensada en un bastidor dispuesto en un sistema parecido al de un bombo de bater¨ªa. Al hacer vac¨ªo en el interior del bombo, la l¨¢mina-membrana de pl¨¢stico se deforma obteni¨¦ndose geometr¨ªas pr¨®ximas a la de una superficie parab¨®lica, cuyo foco es ajustable a la voluntad en un cierto rango, al igual que en un objetivo de focal (zoom).

Estos sistemas pueden suponerun importante cambio en la confecci¨®n de la instrumentaci¨®n ¨®ptica para Astrof¨ªsica, y solucionar determinados problemas que tienen planteados los sistemas de defensa. Otra de sus aplicaciones ser¨¢ la fabricaci¨®n de equipos ¨®pticos especiales para la obtenci¨®n, de hologramas de grandes dimensiones o la formaci¨®n y reconocimiento de im¨¢genes en el infrarrojo.

La ventaja de su reducido peso los hace considerablemente manejables, lo que permite pensar en su posible incorporaci¨®n a los equipos ¨®pticos de sat¨¦lites artificiales -de comunicaciones por ejemplo-, y tambi¨¦n en los planes de defensa estrat¨¦gica, si bien la utilizaci¨®n de los actuales pl¨¢sticos metalizados invalida su uso en el dominio de los l¨¢seres de potencia.

La flexibilidad y ligereza de los sistemas ¨®pticos que pueden, dise?arse con estos espejos, unidas a la facilidad de ajuste en su focal, hacen pensar en una imnumerable lista de aplicaciones. Entre ellas destaca su utilidad como espejos colectores de energ¨ªa solar. En este sentido trabajan desde hace tiempo el Grupo de Energ¨ªa Solar que dirige Jos¨¦ Doria, en la Facultad de Ciencias F¨ªsicas de la Universidad Complutentese de Madrid.

La principal aportaci¨®n de los trabajos del grupo del profesor Peter Wadell, del departamento de mec¨¢nica de fluidos y termodin¨¢mica de la universidad de Strathclyde, ha sido la obtenci¨®n de l¨¢minas de pl¨¢stico metalizadas de tensi¨®n el¨¢stica uniforme en toda la superficie de la l¨¢mina, que

suele tener un espesor de 14 micras.

Los espejos construidos con estas l¨¢minas poseen un elevado poder de resoluci¨®n espacial, de hasta 25 pares de l¨ªneas por mil¨ªmetro, con aperturas importantes f' / 0,5 en di¨¢metros de hasta cerca de un metro. Estos resultados son mejores que los de un espejo esf¨¦rico c¨®nvaco con igual focal, porque la aberraci¨®n esf¨¦rica es importante, y todav¨ªa aumenta m¨¢s a medida que crece la curvatura. Por el contrario, para aperturas m¨¢s moderadas f' / 10, los fen¨®menos difraccionales son los que dominan y degradan la imagen. La utilizaci¨®n de espejos asf¨¦ricos, o de esf¨¦ricos corregidos (con l¨¢mina de Smith, por ejemplo) resuelven el problema, pero su costo por las t¨¦cnicas convencionales de fabricaci¨®n de espejo con soporte de vidrio es muy elevado. Los nuevos espejos de l¨¢mina de pl¨¢stico metalizada con tensi¨®n controlada permiten obtener superficies asf¨¦ricas pr¨¢cticamente parab¨®licas, al menos en una extensi¨®n de m¨¢s del 60% de la superficie total, presentando una aberraci¨®n esf¨¦rica residual muy peque?a.

Con esta nueva tecnolog¨ªa pueden realizarse tambi¨¦n espejos convexos. Para ello se introduce sobrepresi¨®n en el sistema anteriormente indicado, que resultaba ser equivalente al de un bombo de bater¨ªa. Al igual que ocurr¨ªa en el caso de los espejos c¨®ncavos, la presi¨®n interior permite regular la convexidad de la l¨¢mina de pl¨¢stico metalizada y, por tanto, sus caracter¨ªsticas ¨®pticas.