Telescopios a prueba de terremotos

De la docena de grandes telescopios (de espejo principal de ocho o diez metros de di¨¢metro) que funcionan en el mundo, cinco est¨¢n instalados en Chile, en una regi¨®n del planeta que ofrece ¨®ptimas condiciones de observaci¨®n por las caracter¨ªsticas del aire y la escas¨ªsima nubosidad, pero azotada peri¨®dicamente por grandes terremotos. El ¨²ltimo, de 8,4 en la escala de Richter, el pasado 16 de septiembre, provoc¨® la muerte de 15 personas, m¨¢s de un mill¨®n de evacuados por alerta de tsunami y numerosos da?os de infraestructuras. Sin embargo, ninguno de los grandes telescopios internacionales, enormes m¨¢quinas cient¨ªficas de tecnolog¨ªa avanzada y alta precisi¨®n, sufri¨® da?os, m¨¢s all¨¢ de desperfectos menores en uno de ellos, el Gemini. Por supuesto, los ingenieros saben donde est¨¢n ¨Co van a estar- los observatorios y los preparan para resistir.

¡°Todos los telescopios instalados en Cerro Paranal [incluidos los cuatro del complejo VLT, cada uno con espejo principal de 8,2 metros de di¨¢metro] est¨¢n dise?aos para resistir el llamado Terremoto M¨¢ximo Probable (MLE, en sus siglas en ingl¨¦s), nivel que corresponde a la probabilidad de que se produzca un sismo de 8,5 en la escala Richter en 25 a?os¡±, explica Franz Koch, del Observatorio Europeo Austral (ESO). Los sistemas de protecci¨®n de los fr¨¢giles espejos, las estructuras reforzadas del complejo principal y de los instrumentos as¨ª como la vigilancia permanente con aceler¨®metros da resultados. Pero el reto ante la sismicidad de la zona aumenta para el pr¨®ximo gran proyecto del ESO: el telescopio gigante E-ELT, con espejo de 39 metros de di¨¢metro, que est¨¢ ahora en fase de dise?o y que se ubicar¨¢ tambi¨¦n en Chile, en Cerro Armazones, cerca de Paranal. Los ingenieros ya est¨¢n trabajando en sus sistemas de protecci¨®n antis¨ªsmica.

El epicentro del sismo del 16 de septiembre (17 en Europa), a unos 200 kil¨®metros al norte de Santiago de Chile, estuvo esta vez lejos de Paranal y de Chajnantor, donde est¨¢n ubicadas, a 5.000 metros de alturas, las 66 antenas que forman el conjunto del radiotelescopio internacional ALMA. M¨¢s expuestos al temblor de la tierra y sus numerosas r¨¦plicas, han estado otros observatorios, como el Gemini Sur, gestionado por el consorcio universitario estadounidense AURA, de espejo de 8,1 metros de di¨¢metro, en Cerro Pach¨®n; o Las Campanas, donde funcionan, entre otros, los dos Magellan (cada uno de 6,5 metros), de la Instituci¨®n Carnegie de Washington; y La Silla, con telescopios de tama?o medio. En este ¨²ltimo observatorio se percibi¨® ¡°con intensidad¡± el terremoto, seg¨²n un comunicado del ESO del 17 de septiembre, pero no se registraron ¡°problemas mayores y los telescopios est¨¢n siendo inspeccionados¡±.

En Gemini Sur, ¡°no hubo grandes da?os, estamos en proceso de recuperar todos los sistemas del telescopio¡±, inform¨® por correo electr¨®nico a EL PA?S, desde la sede del Observatorio Gemini, en La Serena (Chile), Nancy A. Levenson, directora adjunta del mismo y responsable cient¨ªfica. ¡°Tuvimos que realinear los dos ejes de movimiento [del telescopio] de acimut y altitud; el espejo secundario puede moverse, est¨¢ en buenas condiciones y no presenta problemas¡±, contin¨²a. Y a?ade: ¡°Estamos ahora haciendo algunos ajustes y reparaciones menores para poder reanudar en los d¨ªas venideros las observaciones astron¨®micas¡±.

¡°Afortunadamente, no sufrieron da?os ninguno de nuestros telescopios en Las Campanas¡±, comenta el director del observatorio John Mulchaey, de la Fundaci¨®n Carnegie. ¡°Nunca hemos perdido tiempo [de observaci¨®n] en Las Campanas debido a terremotos ¡­ otros observatorios s¨ª que llegaron a estar inactivos varios d¨ªas o semanas, y puede ser mucho m¨¢s tiempo si resulta da?ado un espejo y hay que reemplazarlo¡±.

El conjunto VLT est¨¢ considerado el observatorio en tierra cient¨ªficamente m¨¢s eficaz del mundo. La estructura principal de cada uno (430 toneladas solo la parte m¨®vil, sin contar edificio, c¨²pula, etc¨¦tera) tiene que ser muy resistente para cumplir los requisitos de las observaciones astron¨®micas y resisten grandes terremotos sin que precisen de refuerzos antis¨ªsmicos espec¨ªficos, explica Koch a EL PA?S. ¡°Sin embargo, los espejos de vidrio y cer¨¢mica, as¨ª como sus sistemas de soporte, son fr¨¢giles y suelen precisas medidas adicionales de seguridad¡±, a?ade. El espejo principal de cada uno de los cuatro telescopios VLT pesa 22 toneladas, es de una ¨²nica pieza, y mide solo 17,5 cent¨ªmetros de grosor con su di¨¢metro de 8,2 metros. Son espejos relativamente flexibles y de mantener su forma perfecta exigida para las observaciones astron¨®micas se encarga un avanzado sistema de ¨®ptica activa, con un soporte que integra 150 actuadores que lo sujetan en la cara inferior; es como una lentilla gigante sujeta por 150 dedos que ejercen constantemente la presi¨®n exacta necesaria en cada punto para mantener la forma perfecta del espejo.

¡°El sistema de seguridad activa de espejo principal lo agarra por abajo y alrededor con 116 sujeciones en cuanto se supera un nivel cr¨ªtico de aceleraci¨®n¡±, explica Koch. Las aceleraciones se miden constantemente en el soporte del espejo con un aceler¨®metro, a?ade. En cuanto al espejo secundario, el que est¨¢ colocado arriba para dirigir hacia los instrumentos y c¨¢maras la luz captada de las estrellas, ¡°mide un metro de di¨¢metro y est¨¢ hecho de berilio, mucho m¨¢s resistente que el vidrio, as¨ª que no precisa un sistema extra de soporte¡±, a?ade el portavoz del ESO. En el caso de producirse un fuerte terremoto, unos ganchos de acero sujetan la estructura m¨®vil del telescopio para impedir que pueda elevarse y salirse de los rieles por los que rota al hacer el seguimiento de los astros en el cielo.

Ca¨ªdas y roturas

Tambi¨¦n los instrumentos y c¨¢maras requieren a menudo protecci¨®n antis¨ªsmica especial, como estructuras reforzadas y sistemas que eviten posibles da?os en la ¨®ptica, roturas de los recipientes de vac¨ªo, ca¨ªdas de los propios instrumentos o incluso que se desprendan del telescopio.

¡°Una de nuestras mayores preocupaciones es que algo caiga sobre los espejos en un terremoto, son muy caros y costosos de reemplazar¡±, afirma Mulchaey, se?alando que tambi¨¦n son muy delicadas estas piezas cuando se desmontan para proceder a su limpieza y mantenimiento. ¡°Pero tambi¨¦n partes mec¨¢nicas de los telescopios pueden resultar afectadas en un sismo¡±, recuerda. ¡°Por ello hemos hecho muchos estudios de ingenier¨ªa para comprender c¨®mo puede resultar da?ado un telescopio y hemos desarrollado formas de asegurarlo¡±. El mayor riesgo, dice, es que algo caiga sobre los espejos, as¨ª que adem¨¢s de instalar sistemas de protecci¨®n, hay que tener mucho cuidado sujetando todos los equipos que se utilizan en las operaciones ¡°para evitar que algo se suelte en un terremoto y acabe golpeando el espejo".

Tambi¨¦n los espejos son una de las principales preocupaciones en el observatorio Gemini. ¡°Para el dise?o y la construcci¨®n del telescopio se tuvo en consideraci¨®n la constante condici¨®n sismol¨®gica existente en la regi¨®n y la estructura se construy¨® especialmente para soportarla¡±, comenta Levenson. Adem¨¢s, el Gemini tiene varios sistemas que act¨²an a modo de protecci¨®n en caso de terremoto, por ejemplo, el de ¡°restricci¨®n de la montura del telescopio¡±, explica la directora del observatorio. En el espejo secundario, ¡°un sistema limita su movimiento y otro que lo protege contra una ca¨ªda¡±.

El conjunto de antenas ALMA tambi¨¦n ha sido dise?ado teniendo en cuenta la sismicidad de la zona. Pero, sin fr¨¢giles elementos de vidrio y con antena de materiales ligeros, no necesita especiales sistemas ante terremotos. Adem¨¢s, est¨¢ situado en un lugar, Chajnantor, donde el nivel s¨ªsmico MLE es un 20% inferior al de Paranal o al cercano de Cerro Armazones, donde se instalar¨¢ el gigante E-ELT. Este enorme observatorio, que debe empezar a funcionar dentro de diez a?os, escudri?ar¨¢ el cielo del hemisferio Sur para, por ejemplo, fotografiar y caracterizar planetas rocosos como la Tierra en ¨®rbita de otras estrellas o estudiar las galaxias que se formaron en el universo. Su competidor ser¨¢ el Telescopio de 30 Metros (TMT), en Hawai, estadounidense.

El E-ELT, que tendr¨¢ un espejo principal de 39 metros de di¨¢metro formado por 800 segmentos alineados para formar una superficie ¨²nica, esta a¨²n en fase de dise?o detallado y, desde luego, tendr¨¢ que estar hecho de manera que tanto la c¨²pula como la estructura principal soporten terremotos medios o grandes. ¡°Muy probablemente solo se podr¨¢n cumplir esos requisitos con un sistema antis¨ªsmico de aislamiento de toda la base de la estructura del telescopio¡±, explica Koch. ¡°El reto de ese sistema de asilamiento es proporcionar a la vez un soporte resistente para la estructura del observatorio durante su funcionamiento y a la vez que sea mucho m¨¢s blando en caso de un terremoto fuerte¡±, a?ade.

Un elemento fr¨¢gil del E-ELT ser¨¢ el espejo secundario, una pieza de 4,2 metros de di¨¢metro y 10 cent¨ªmetros de grosor, con 3.500 kilos de peso, que estar¨¢ colgado a 70 metros del suelo. Por ello, se est¨¢ dise?ando un sistema de sujeci¨®n extra que eviten su ca¨ªda o fractura en caso de terremoto.

?Y despu¨¦s del terremoto? Aunque el primer examen visual de las instalaciones no muestre da?os, estos complejos aparatos cient¨ªficos tienen que estar en perfecta forma para cumplir su funci¨®n en las observaciones de los astr¨®nomos y para evitar cualquier problema posterior. ¡°La inspecci¨®n de cada telescopio y su duraci¨®n depende del terremoto¡±, dice Koch, refiri¨¦ndose a los VLT. ¡°Hay que hacer comprobaciones en el interior y el exterior, incluida la estructura del telescopio, su cubierta, los soportes del espejo, etc¨¦tera. Por ejemplo hay que revisar los sistemas de ¨®ptica activa, los dispositivos de seguimiento¡­ y finalmente hay que verificar, ya con observaciones, la alineaci¨®n ¨®ptica correcta y el sistema de apuntado¡±. Todo esto no debe de llevar m¨¢s de dos horas, por lo que, tras el terremoto, el telescopio se ha comprobado entero en un par de horas y, si no se encuentran problemas, vuelve a observar el cielo.

El gigante E-ELT ser¨¢ m¨¢s complicado, pero incluso ¡°despu¨¦s de un terremoto grande, si resultan da?adas la estructura principal y la c¨²pula, han de recuperar sus condiciones operativas en tres meses como m¨¢ximo¡±, afirma el experto del ESO.