CIO: óptica astronómica hecha en México

Un telescopio con espejo primario de 25 centímetros de diámetro es desarrollado por especialistas del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO).

El telescopio es similar a aquellos diseñados para aficionados a la astronomía y disponibles comercialmente, con la diferencia que tendrá un espejo tipo panal de abeja que reducirá su peso hasta en 80 por ciento.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, el maestro Luis Manuel Arredondo Vega, ingeniero asociado del CIO, comunicó que hasta ahora cuentan con el diseño y la materia prima para emprender el desarrollo completo del telescopio: la mecánica, la óptica y la película delgada.

Apuntó que el telescopio no tiene por objetivo generar una innovación comercial, sino ser una vía para experimentar con materiales nuevos y posteriormente escalar la tecnología para fabricar espejos de diámetros mayores.

“No nos podemos quedar estancados manejando siempre el mismo tipo de material, tenemos que estar a la vanguardia de lo que se hace en el mundo. Todos los telescopios que se hacen a nivel mundial son segmentados, ninguno es sólido, entonces varios espejos se unen y forman un espejo grande; todos esos espejos son con vidrios ultraligeros o tipo panal de abeja”.

Regularmente, este tipo de telescopios se fabrica con vidrio sólido, lo que eleva su peso y en consecuencia incrementa el costo de las estructuras.

El vidrio tipo panal de abeja es un vidrio hueco con alta rigidez, que reduce el peso y con ello disminuyen los costos en manufactura mecánica hasta en 50 por ciento.

Una óptica poco común

Los últimos proyectos de manufactura del CIO se han centrado en la fabricación de lentes y espejos que no son accesibles comercialmente y que son demandados por instituciones de investigación a nivel mundial para el desarrollo de estudios especializados.

El ingeniero José de la Luz Hurtado Ortega, coordinador de manufactura óptica del CIO, expuso que los más recientes trabajos se han centrado especialmente en el desarrollo de óptica para instrumentación astronómica.

Prismas de hasta 18 kilogramos de peso del espectrómetro HORS para el Instituto de Astrofísica de Canarias, así como ópticas de hasta 27 centímetros de diámetro para el mismo instituto, se encuentran entre sus desarrollos más recientes.

Como parte de su colaboración en el proyecto Megara, para el Gran Telescopio Canarias, los especialistas en óptica del CIO fabricaron cuatro lentes hechos de fluoruro de calcio, un material complejo de manejar.

“Hay muy poca gente a nivel mundial que trabaja ese tipo de materiales, hay quien lo llega a trabajar pero en diámetros de una pulgada, máximo dos pulgadas, y en superficies casi planas, no en cuestiones esféricas, y sin embargo las ópticas que nosotros hicimos de ese material fueron de hasta 27 centímetros de diámetro y espesores hasta de 12 centímetros”, comentó Hurtado Ortega.

Refirió que uno de los desafíos en el desarrollo de este tipo de óptica radica en el coeficiente de extracción térmica, pues el mínimo cambio en su temperatura, incluso cuando es menor a un grado Celsius, puede provocar que se arruine la óptica y generar pérdidas de decenas de miles de dólares.

“Desarrollar el proceso para pulir ese tipo de superficies en esos diámetros sí se lleva tiempo y es costoso, pero a final de cuentas sí se pueden obtener desarrollos tecnológicos muy buenos a partir de esos trabajos”.

Infraestructura y personal especializados

El desarrollo de óptica especialmente para instrumentos astronómicos requiere que el CIO cuente con personal e infraestructura especializados.

En lo que respecta al equipo de especialistas de manufactura óptica, el personal cuenta con una experiencia que oscila entre los 23 y 38 años, lo que se convierte en una de sus principales fortalezas.

De ser necesario, el personal recibe capacitación del más alto nivel para cumplir con los requerimientos técnicos de manufactura óptica.

El maestro Luis Manuel Arredondo Vega mencionó que para el proyecto Megara, el personal de manufactura óptica del CIO acudió a Alemania a entrenarse en el manejo del cristal tipo fluoruro de calcio.

“Nos enseñaron los alemanes cómo manejarlo y tuvimos un éxito rotundo en el producto final, entonces eso es parte de la ingeniería también”.

En cuanto a infraestructura, el CIO tiene una capacidad instalada para desarrollar ópticas de hasta 50 centímetros de diámetro, así como una máquina de brazo robótica para trabajar superficies asféricas y de forma libre.

Colaboraciones interinstitucionales

Entre los principales solicitantes de manufactura óptica del CIO, se encuentran instituciones internacionales dedicadas a la observación astronómica, como el Instituto de Astrofísica de Canarias, además de otros institutos astronómicos de Inglaterra y Estados Unidos.

Dichas instituciones solicitan al CIO desarrollos que no son accesibles comercialmente y que por sus características se confían únicamente a centros altamente especializados.

El maestro Luis Manuel Arredondo mencionó que en México mantienen colaboraciones con el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y están en busca de entablar proyectos con el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE).

Rezago en óptica

Luis Manuel Arredondo Vega estimó que las alianzas estratégicas del CIO con otras instituciones de México y el mundo deben estar orientadas a abatir el rezago que a nivel internacional existe en el campo de la óptica.

“Sigue incrementándose el rezago a nivel mundial, porque las exigencias cada vez son mayores, si anteriormente las exigencias en calidad y en desempeño de las ópticas eran muy holgadas, ahora con los estudios, por ejemplo, en astronomía de exoplanetas, requieren de sistemas ópticos de una calidad extrema, porque los astrónomos reciben una cantidad limitada de fotones de un exoplaneta y no se pueden dar el lujo de perder un fotón”.

Apuntó que el rezago se estima a partir de las exigencias de la observación astronómica, las cuales solamente se satisfacen con óptica de la más alta calidad.

Fuente: CONACYT.