Considerando el Futuro de Arecibo

Mientras las operaciones de limpieza están en marcha en el Observatorio de Arecibo (Puerto Rico), algunos científicos proponen un reemplazo para el estimado plato de radio.

La Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) presentó un informe al Congreso detallando el daño al radiotelescopio de 305 metros. Este se produjo luego del colapso de la plataforma de instrumentos de 900 toneladas que estaba suspendida sobre el plato de aluminio. El informe reveló detalles sobre los eventos que llevaron al colapso, así como una mirada hacia lo que sigue para el Observatorio de Arecibo.

Incluso mientras continúan algunas de las operaciones de Arecibo, la NSF está considerando sus opciones para reparar otras capacidades. Mientras tanto, un grupo de científicos e ingenieros propone no solo reparaciones, sino un reemplazo completo que promete un aumento dramático en potencia y sensibilidad.

EL COLAPSO

Esta imagen muestra el daño causado por la primera falla del cable el 6 de Agosto, 2020.
Crédito:
UCF / NSF
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El informe de la NSF describe una cronología detallada de los eventos:

  • 10 de Agosto de 2020 , 3 am ET.
    Un cable auxiliar de la Torre 4 se suelta de su enchufe. El cable cae sobre el plato de abajo, dañando unas 250 de las 40.000 baldosas de aluminio que componen el plato reflectante.
  • Agosto y Septiembre.
    Los ingenieros modelan las estructuras de soporte y determinan un plan de seguridad para acceder al enchufe fallado en la Torre 4. También desarrollan un plan de estabilización para las reparaciones.
  • A finales de Septiembre.
    La NSF autoriza un pedido de cables de repuesto, que llegaría en Diciembre. Los esfuerzos de estabilización antes del reemplazo están programados para comenzar el 9 de Noviembre.
  • A principios de Octubre.
    Los Ingenieros retiran el enchufe fallido y lo envían al Centro Espacial Kennedy de la NASA para su análisis.
  • 6 de Noviembre de 2020 , 8:15 pm.
    Se rompe un cable principal de la misma torre, la Torre 4.
  • 19 de Noviembre de 2020.
    NSF anuncia que el radiotelescopio de 305 metros tendrá que ser desmantelado, ya que no se pueden realizar reparaciones sin poner en peligro la seguridad.
  • 24 de Noviembre de 2020.
    NSF confirma que los cables adicionales dentro de los cables gruesos continúan rompiéndose.
  • 1 de Diciembre de 20207:00 a.m.
    Los cables restantes de la Torre 4 se rompen y la plataforma suspendida se estrella contra el plato de abajo, causando daños importantes.
Imágenes del colapso del telescopio de 305 metros del Observatorio de Arecibo. Este video fue tomado desde el edificio de operaciones de Arecibo (Edificio 1), donde los operadores del telescopio de Arecibo lo operan.
Crédito: Cortesía del Observatorio de Arecibo, una instalación de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.

El colapso también arrancó los 18 metros superiores de las Torres 4 y 12, y los 37 metros superiores de la Torre 8 más alta. Fuera del plato, las torres y otras estructuras de soporte, el daño fue sorprendentemente limitado, principalmente los techos de los edificios. Varias de las instalaciones del observatorio, incluido el LIDAR y la óptica para observar la atmósfera, así como un radiotelescopio de 12 metros, siguen en funcionamiento.

La NSF afirma que la investigación sobre el colapso está en curso. Los ingenieros continúan investigando el enchufe defectuoso involucrado en la pérdida del cable auxiliar, así como los cables principales. Estos últimos según NSF eran «más débiles de lo esperado.» Los cables principal y auxiliar datan de los años sesenta y noventa, respectivamente. La NSF espera tener informes finales sobre estas investigaciones para diciembre de 2021.

Esta foto del 8 de Diciembre, 2020, muestra daños en el telescopio de 305 metros del Observatorio de Arecibo, luego del colapso una semana antes.
Los restos de la plataforma del instrumento son visibles en el plato del telescopio.
Crédito: Michelle Negron / Fundación Nacional de Ciencias
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LAS REPARACIONES

La limpieza ha comenzado, pero es un proceso largo que continuará hasta 2022, con un costo de entre 30 y 50 millones de dólares. Los ingenieros han mapeado los escombros del colapso y los trabajadores han progresado bien, como se puede ver en la parte superior de la imagen siguiente La limpieza no se trata solo de retirar maquinaria; también hay efectos ambientales.  Por ejemplo, los trabajadores también están excavando suelo contaminado con aceite hidráulico liberado durante el derrumbe.

Esta vista aérea del plato de 305 metros de Arecibo, parte del informe de la NSF, muestra el proceso de limpieza que ya está en marcha. 
Los trabajadores han eliminado gran parte de los escombros, exponiendo el suelo debajo. Esto permite el acceso a la plataforma colapsada en la parte superior izquierda del plato.
Crédito: NSF.

Sin embargo, cualquier cosa que todavía sea científicamente utilizable se queda quieta, ya que la NSF todavía está decidiendo cómo proceder con las reparaciones. La organización está convocando una reunión de científicos e ingenieros en Abril para considerar los próximos pasos.

Una opción sobre la mesa es reconstruir el plato reflectante de 305 metros y continuar los estudios de la atmósfera terrestre. Para esto último se utilizarán instrumentos como los calentadores ionosféricos de alta frecuencia y el radar de dispersión incoherente.

Pero para realizar estudios astronómicos o planetarios, el plato tendría que ser reemplazado. Algunos, dirigidos por el científico senior de Arecibo, Anish Roshi, proponen un reemplazo que sería muy diferente, y más poderoso, de lo que hay ahora.

UN REEMPLAZO

Aquí está la idea, tal como se describe en un libro blanco distribuido por Roshi y sus colegas. El Telescopio de Arecibo de Próxima Generación empacaría cientos, tal vez incluso más de 1,000 antenas parabólicas más pequeñas. Lo haría en el mismo espacio que ahora ocupa el único plato de 305 metros. Esas antenas más pequeñas combinarían fuerzas para actuar como un solo telescopio más grande (no se requiere una plataforma de instrumentos suspendida).

Idealmente, esos platos estarían en una sola plataforma inclinable para acceder a más cielo desde el sitio de Arecibo; es posible que varias plataformas puedan hacer lo mismo.

Aquí se muestran dos posibles diseños del Telescopio Arecibo de Próxima Generación. Uno de 1,112 reflectores parabólicos de 9 metros de diámetro cada uno (izquierda) o 400 platos de 15 metros de diámetro (derecha). En ambos casos que se muestran aquí, las matrices se colocan en una única plataforma inclinable.
Crédito: Roshi y col. / arXiv.

El telescopio renovado tendría el doble de cobertura del cielo que el plato heredado. También tendría 500 veces el campo de visión en imágenes individuales, al menos el doble de sensibilidad y cinco veces la potencia del radar.

Esas nuevas capacidades abren mucha ciencia nueva. Por ejemplo, el aumento de la cobertura del cielo pondría a la vista el centro galáctico. Eso permitiría a los astrónomos buscar púlsares que orbitan el agujero negro supermasivo que acecha allí y permitiría pruebas sin precedentes de la relatividad general.

Una estimación aproximada sitúa el costo de dicha instalación en $ 454 millones, menos que el costo de producir y comercializar Avengers: Endgame . Una estimación más precisa vendrá una vez que se haya perfeccionado el diseño del telescopio.

“El Telescopio Arecibo de Próxima Generación no comenzará desde cero”, afirma el equipo en su sitio web . “Aprovechará la infraestructura existente, décadas de experiencia y el apoyo de la población local y el gobierno”.

El sistema de radar Pluton en Crimea consta de ocho reflectores, cada uno de 16 metros de diámetro. Sirve como un ejemplo práctico de una matriz de plato compacta montada en un plano.
Crédito:
Rumlin / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0
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POR DECIDIR

Sin duda, el plan es emocionante, pero es probable que la decisión final esté muy lejos.

«NSF tiene un proceso muy bien definido para financiar y construir infraestructura a gran escala, incluidos telescopios», dijo Ralph Gaume. Él es el Director de la División de Astronomía de NSF. “Es un proceso de varios años que involucra asignaciones del Congreso y la evaluación y las necesidades de la comunidad científica. Así que es muy pronto para que comentemos sobre el reemplazo». Si bien Gaume emitió esa declaración en una conferencia de prensa en Diciembre, ahora no es menos cierto.

Y vale la pena tener en cuenta que además de cualquier reparación de Arecibo, la NSF también necesita financiar varios otros observatorios. Por ejemplo el Observatorio Vera C.Rubin en construcción, el recién inaugurado Telescopio Solar Daniel K.Inouye, la matriz de radio ALMA en Chile. También el detector de ondas gravitacionales LIGO y varias otras instalaciones. Todos esos instrumentos grandes y costosos compiten por los mismos fondos disponibles.

Una asignación separada del Congreso es teóricamente posible. Eso es lo que ayudó a reconstruir el Telescopio Green Bank de 100 metros después de su colapso inesperado en 1988. Las realidades políticas son un poco diferentes en Puerto Rico que en Virginia Occidental, pero varios representantes han expresado su apoyo a reconstruir Arecibo.

La encuesta decenal de la comunidad astronómica, describe las prioridades de financiamiento para los próximos 10 años (o más); se publicará en los próximos meses. Esta también puede jugar un papel en la decisión del destino de Arecibo.

Mientras tanto, la NSF está considerando todas las propuestas; la palabra está abierta.

Fuente: Sky & Telescope.

Artículo original: «Arecibo’s to-be-determined future«. Mónica Young. Marzo 10, 2021.

Material relacionado

  • El lector puede visitar el link a continuación, donde encontrará todos los comunicados de prensa, videos del colapso, briefings, etc. emitidos por la NSF.

Arecibo Observatory: Media Resources. National Science Foundation (NSF).

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