Con éxito el INAOE concluye el desarrollo del colimador y la cámara de MEGARA

El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) concluyó con éxito el desarrollo de la óptica del colimador  y la cámara  de MEGARA.

MEGARA es el acrónimo de Multi-Espectrógrafo en GTC de Alta Resolución para Astronomía. Se trata de un instrumento que en el plano focal del telescopio tendrá una Unidad de Campo Integral formada por un arreglo de fibras ópticas y una matriz de 100 mini-obots con siete fibras cada uno. El extremo de salida de las fibras ópticas forma la seudo-rendija del espectrógrafo.

Este proyecto es liderado por la Universidad  Complutense de Madrid con el INAOE como socio principal. Participan asimismo el Instituto de Astrofísica de Andalucía, la Universidad Politécnica de Madrid y las empresas FRACTAL y AVS, entre otras.

“El INAOE tiene una responsabilidad mayor  con un instrumento de esta magnitud. Somos responsables de la óptica del espectrógrafo y del crióstato. La óptica el espectrógrafo es la parte medular “, comenta en entrevista la Dra. Esperanza Carrasco Licea, investigadora del INAOE y líder de la parte mexicana en MEGARA. El INAOE formalizó una alianza estratégica con el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) para la fabricación de la óptica.  

La científica experta en instrumentación astronómica explica que el espectrógrafo es un instrumento que separa la luz en sus componentes y a partir de ellas permite conocer las propiedades físicas del objeto que se observa: su temperatura, su composición, su edad, la velocidad a la que se aleja o se acerca de nosotros. “La espectroscopía es una de la técnicas más usadas en  astronomía.  MEGARA se instalará en el Gran Telescopio Canarias, el telescopio  óptico más grande del mundo que tiene un diámetro de 10.4 metros. Tendremos el mejor instrumento en su tipo en el mejor telescopio del mundo, es decir, contaremos con una herramienta de observación muy poderosa que permitirá al equipo científico estar en una situación privilegiada a nivel internacional. Además será un instrumento para toda la comunidad GTC”.

La Dra. Carrasco agrega que el espectrógrafo de MEGARA cuenta con dos subsistemas: el colimador y la cámara formados por cinco y siete lentes respectivamente. “Algunas de las  lentes son de un tamaño muy grande, casi de 300 milímetros y de muy alta precisión. En México se desarrolló el espectrógrafo en su totalidad. Nunca se habían hecho lentes de estos diámetros ni con estas especificaciones. Esto es así porque los instrumentos astronómicos son únicos y  siempre están llevando la tecnología al límite para poder observar objetos intrínsecamente más débiles o más alejados. Uno de los grandes méritos es haber pulido estas superficies en México -en el INAOE y el CIO-  y haber alcanzado las especificaciones”.

Otro punto importante en este proyecto fue el cementado de los dobletes. Un doblete es un sistema conformado por dos lentes que se pegan con un cemento óptico que las une pero que debe impedir que se pierda luz. Es un proceso complejo, subraya la Dra. Carrasco porque las  lentes deben pegarse alineadas. “En el INAOE nunca antes se habían cementado lentes de  tamaños similares a las de MEGARA. Hay una complejidad inherente. Se desarrolló un dispositivo para sostener las lentes, medirlas y rotarlas con mucha precisión para que el eje óptico de las lentes coincida con el eje mecánico como un sistema. El proceso de cementado lo realizamos en el Laboratorio de Nanoelectrónica, en un área limpia que nuestros colegas de electrónica nos prestaron temporalmente”.

En el INAOE se fabricaron tres lentes, 36 ventanas y están en proceso 20 prismas. En el CIO se fabricaron nueve lentes y se han depositado  recubrimientos antirreflejantes en las superficies ópticas que quedan en contacto con aire. Nunca se habían fabricado ni recubierto ópticas en estos tamaños ni con estos materiales, lo que ha representado un verdadero reto para ambas instituciones.

La optomecánica, es decir, las monturas mecánicas, también se hicieron en México:  participó la empresa local Steelworking CNC y  el CIDESI. Se trata de estructuras de cerca de 500 milímetros de largo y de 300 milímetros de diámetro con tolerancias  de  0.050 mm. Algo muy difícil de lograr.  El armado también es una operación delicada por las tolerancias. Es un instrumento único,   Hay muy pocos lugares en  el mundo que puedan hacer proyectos como éste.

MEGARA, añade la Dra. Carrasco, comenzó en 2010 partiendo de un estudio de viabilidad. Posteriormente se desarrolló un diseño conceptual que fue sometido ante un panel de expertos internacionales compitiendo con otros proyectos presentados por otros equipos.

El consorcio -formado por un representante de cada institución- es un grupo muy cohesionado que ha trabajado intensamente durante mas de cinco años.  MEGARA es un proyecto muy complejo de instrumentación científica. A estos niveles la tecnología se lleva a sus límites para poder llevar a cabo proyectos de  investigación de frontera.

Cada elemento óptico fue evaluado para demostrar que cumplía con las especificaciones. Lo mismo en el caso de las monturas mecánicas. Asimismo se realizaron medidas de cada lente con su respectiva montura. La prueba definitiva de que tanto el colimador como la cámara estaban dentro de especificaciones fue la evaluación óptica de cada subsistema ya dentro de sus respectivos barriles.  Ambos sistemas cumplieron con las especificaciones.

La investigadora informa que tanto el colimador como la cámara se enviaron a Madrid. El transporte se hizo en una modalidad excepcional que consistió en que ambos sistemas viajaran en la cabina de pasajeros del avión.   La empresa APYCSA, gestionó la autorización del Administrador General de Aduanas del Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México. Con el apoyo  muy profesional de AEROMEXICO ambos sistemas llegaron en perfectas condiciones a la Universidad Complutense de Madrid, donde se está llevando a cabo la integración de todo el instrumento.

Fuente: CONACYT.