El Hubble y otros telescopios con espejos de vidrios de dilatación ultrabaja

 

Pulido del espejo del telescopio Hubble (NASA)

El telescopio Hubble es una de las hazañas científicas y de ingeniería más notables de todos los tiempos. Para construir su espejo primario, de 2,4 metros de diámetro, se tuvo que desarrollar una tecnología completamente nueva. Tenía que ser lo suficientemente liviano para que el transbordador espacial lo llevara a la órbita y lo suficientemente estable para soportar los rápidos y grandes cambios de temperatura que ocurren cada vez que el telescopio pasa de la sombra de la Tierra a la luz del sol.


Para ello era necesario el uso de un vidrio de baja expansión y dimensionalmente estable. Eso ha permitido explorar los cielos sin distorsión atmosférica o contaminación lumínica. Este telescopio en órbita terrestre proporciona imágenes 10 veces más nítidas que las que se habían obtenido hasta su puesta en funcionamiento y puede detectar luz de estrellas 50 veces más débil que la alcanzable por los telescopios terrestres, extendiendo nuestra vista aún más profundamente en el espacio.


El vidrio del que está hecho es de expansión ultrabaja (EUB) y lo fabricó la empresa especializada Corning. Este vidrio cambia las dimensiones en menos de 60 partes por mil millones por grado Celsius de 5 a 35 ºC. Esto significa alrededor de ocho diezmilésimas de centímetro con un cambio de temperatura de 50 ºC. Para evitar moldear un espejo sólido y minimizar el peso, Corning aprendió a fusionar pequeños segmentos de vidrio EUB para formar un núcleo liviano, celular o en forma de panal con solo una superficie delgada del espejo. El espejo Hubble se construyó a partir de 1800 piezas de vidrio EUB y pesaba solo 750 kg, un 75% menos que un espejo sólido del mismo tamaño.


Sin embargo, el espejo, construido por la casa Perkin Elmer, no fue pulido de forma correcta y eso provocó que las imágenes fueran ligeramente borrosas y ópticamente aberrantes. Tres años más tarde de ser colocado en órbita, los astronautas del transbordador Endeavour pudieron instalar un sistema de corrección que pudo corregir el defecto. El Hubble ha conseguido datos fundamentales sobre el origen del Universo, en especial su edad, que se ha rejuvenecido respecto a la que se tenía anteriormente.
 

Posteriormente, la tecnología adquirida durante la fabricación del telescopio Hubble se aplicó para fabricar telescopios terrestres más grandes. El telescopio Subaru, con un espejo de 8,3 metros de diámetro hecho mediante la soldadura de segmentos de coeficiente de expansión térmica ultrabajo hexagonales, entró en servicio en la parte superior del volcán Mauna Kea, en Hawai, en 2000. La fundición del espejo llevó 3 años y su pulido otros 4 años. El espejo se pulió con tal precisión que la irregularidad media de la superficie (protuberancia) tenía un tamaño de solo 0,012 μm, que es aproximadamente cinco milésimas del grosor de un cabello. Este telescopio es japonés. Una de sus principales características es el sistema de soporte activo para su gran espejo primario monolítico, que tiene 261 puntos de actuadores controlados por ordenador. 

Actualmente, el telescopio que tiene el espejo más grande es el del Observatorio Internacional del Monte Graham en Arizona, Estados Unidos, con 11,9 metros, seguido del Gran Telescopio de Canarias, con 10,4 metros, en el Roque de los Muchachos (isla de La Palma). Allí también se encuentran el telescopio William Herschel, de 4,2 metros y el Telescopio Nazionale Galileo, de 3,58 metros.

Bibliografía: David W. Richerson: The Magic of Ceramics, Wiley, 2006.

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