Las antenas de ALMA


Impresión artística del Conjunto ALMA, en que se aprecian las antenas desplegadas en el Llano de Chajnantor.

ALMA es el telescopio más potente que existe para el estudio del Universo en longitudes de onda milimétricas y sub-milimétricas, en el límite entre el infrarrojo y las ondas de radio más largas. Sin embargo, ALMA no se asemeja a la imagen que muchos tienen de un telescopio gigante. No utiliza los espejos reflectores brillantes de los telescopios que captan la luz visible y el infrarrojo; en su lugar, está compuesto por múltiples “antenas” semejantes a las enormes antenas satelitales tipo disco.

ALMA consta de 66 antenas: cincuenta y cuatro de 12 metros de diámetro y doce antenas, más pequeñas, de 7 metros de diámetro cada una.

La parte más visible de cada antena es el disco o plato, una gran superficie reflectante. La mayoría de las antenas de ALMA tienen 12 metros de diámetro. Cada antena juega el mismo papel que el espejo de un telescopio óptico: captura radiación proveniente de objetos astronómicos distantes y la focaliza en un detector que mide dicha radiación. La diferencia entre los dos tipos de telescopios es la longitud de onda de la radiación detectada. La luz visible captada por los telescopios ópticos es solo una pequeña fracción del espectro de radiación electromagnética, con longitudes de onda que oscilan aproximadamente entre 380 y 750 nanómetros. ALMA, por el contrario, realizará sondajes del cielo en busca de radiación a longitudes de onda más largas, que oscilan desde unos pocos cientos de micrómetros hasta 1 milímetro (aproximadamente mil veces más largas que la luz visible). No es de sorprenderse que esto se conozca como radiación milimétrica y sub-milimétrica, que se encuentra en el extremo de las longitudes de onda muy cortas de las ondas de radio.


Antena de ALMA posicionada en el Llano de Chajnantor .

Esta longitud de onda más larga es el motivo por el cual las antenas de ALMA no son espejos, sino que poseen una superficie de paneles metálicos. Las superficies reflectoras de un telescopio deben ser virtualmente perfectas: si presentan defectos mayores a un porcentaje pequeño de la longitud de onda a detectar el telescopio no arrojará mediciones precisas. Las longitudes de onda más largas, que las antenas de ALMA detectarán, determinan que a pesar de que las superficies son precisas hasta dentro de los 25 micrómetros – mucho menos que el espesor de una hoja de papel, los platos no requieren del acabado de los espejos en los telescopios que detectan la luz visible. De manera que a pesar que las antenas de ALMA se asemejan a los discos gigantes para señales satelitales, para un fotón (partícula de luz) en la longitud de onda sub-milimétrica, son superficies reflectantes casi perfectamente lisas, focalizando los fotones con gran precisión.

No solo se controlan cuidadosamente las superficies de los discos, sino que las antenas pueden dirigirse y posicionarse con gran precisión, apuntando con una resolución angular de 0,6 arco-segundos (un arco-segundo corresponde a 1/3600 fracción de un grado).

ALMA podrá combinar las señales de su conjunto de antenas, como un interferómetro – actuando como un solo telescopio gigante, del tamaño del conjunto total. Gracias a dos vehículos transportadores de antenas, los astrónomos podrán reconfigurar las antenas de acuerdo a las observaciones a realizar. De modo que, a diferencia de un telescopio que se construye y permanece en su lugar, las antenas son suficientemente robustas como para ser levantadas y transportadas entre las plataformas con estructura de hormigón, sin afectar su ingeniería de precisión.

Además, las antenas logran todos estos movimientos sin la protección que ofrece la cúpula o una estructura de protección de un telescopio. Las antenas se ven expuestas a las duras condiciones ambientales propias de la gran altura del Llano de Chajnantor, con fuertes vientos, intensa radiación solar y temperaturas que oscilan entre 20 a menos 20 grados Celsius. A pesar de que Chajnantor se encuentra en una de las regiones más áridas del planeta, incluso ocasionalmente cae nieve. Sin embargo, las antenas de ALMA han sido diseñadas para sobrellevar todas estas condiciones adversas.


Dos antenas de ALMA se mueven al unísono en el Llano de Chajnantor.
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La construcción de las antenas fue compartida entre los socios de ALMA. ESO construyó veinticinco antenas de 12 metros de diámetro (con la opción de siete adicionales), con el Consorcio AEM (Alcatel Alenia Space Francia, Alcatel Alenia Space Italia, European Industrial Engineering S.r.L.y MT Aerospace). Por su parte, los socios norteamericanos construyeron veinticinco antenas de 12 metros de diámetro, con Vertex RSI, mientras que las cuatro antenas de 12 metros de diámetro y las doce antenas de 7 metros de diámetro que componen el Conjunto Compacto de Atacama (ALMA’s Atacama Compact Array) fueron construidas por NAOJ con MELCO (Mitsubishi Electric Corporation).

Aparte de las diferencias obvias de tamaño entre las antenas de 12 metros y las de 7 metros, un observador cuidadoso detectará diferencias sutiles en el diseño de las antenas de cada socio. Sin embargo, todas las antenas se diseñaron cumpliendo rigurosas especificaciones técnicas, y trabajan conjuntamente, de manera fluida, como partes de un todo. Estas antenas de tecnología de vanguardia, combinadas para formar un solo telescopio revolucionario, reflejan la cooperación global del proyecto ALMA.