La revolución de los espejos

Hasta ahora, la construcción de los grandes espejos astronómicos requería un largo proceso de años. En primer lugar había que conseguir grandes bloques de vídeo óptico muy homogéneos y sin tensiones residuales, que posteriormente había que tallar y pulir con esmerada precisión, y después metalizar en su cara frontal.Las dimensiones de un objetivo de espejo de un telescopio importante oscilan alrededor de un metro de diámetro. Debido a su gran peso se necesita una costosa y pesada estructura mecánica capaz de sostener y movilizar controladamente el telescopio. Esto hace que un proyecto de un telescopio astronómico grande, de configuración tradicional, sea un proyecto de gran envergadura económica, y una gran inversión en tiempo, materiales y mano de obra especializada.

Para fabricar los nuevos espejos se utiliza una lámina de plástico metalizada, con características elásticas preestablecidas y superficie reflectora bien pulida. La lámina es tensada en un bastidor dispuesto en un sistema parecido al de un bombo de batería. Al hacer vacío en el interior del bombo, la lámina-membrana de plástico se deforma obteniéndose geometrías próximas a la de una superficie parabólica, cuyo foco es ajustable a la voluntad en un cierto rango, al igual que en un objetivo de focal (zoom).

Estos sistemas pueden suponerun importante cambio en la confección de la instrumentación óptica para Astrofísica, y solucionar determinados problemas que tienen planteados los sistemas de defensa. Otra de sus aplicaciones será la fabricación de equipos ópticos especiales para la obtención, de hologramas de grandes dimensiones o la formación y reconocimiento de imágenes en el infrarrojo.

La ventaja de su reducido peso los hace considerablemente manejables, lo que permite pensar en su posible incorporación a los equipos ópticos de satélites artificiales -de comunicaciones por ejemplo-, y también en los planes de defensa estratégica, si bien la utilización de los actuales plásticos metalizados invalida su uso en el dominio de los láseres de potencia.

La flexibilidad y ligereza de los sistemas ópticos que pueden, diseñarse con estos espejos, unidas a la facilidad de ajuste en su focal, hacen pensar en una imnumerable lista de aplicaciones. Entre ellas destaca su utilidad como espejos colectores de energía solar. En este sentido trabajan desde hace tiempo el Grupo de Energía Solar que dirige José Doria, en la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Complutentese de Madrid.

La principal aportación de los trabajos del grupo del profesor Peter Wadell, del departamento de mecánica de fluidos y termodinámica de la universidad de Strathclyde, ha sido la obtención de láminas de plástico metalizadas de tensión elástica uniforme en toda la superficie de la lámina, que

suele tener un espesor de 14 micras.

Los espejos construidos con estas láminas poseen un elevado poder de resolución espacial, de hasta 25 pares de líneas por milímetro, con aperturas importantes f' / 0,5 en diámetros de hasta cerca de un metro. Estos resultados son mejores que los de un espejo esférico cónvaco con igual focal, porque la aberración esférica es importante, y todavía aumenta más a medida que crece la curvatura. Por el contrario, para aperturas más moderadas f' / 10, los fenómenos difraccionales son los que dominan y degradan la imagen. La utilización de espejos asféricos, o de esféricos corregidos (con lámina de Smith, por ejemplo) resuelven el problema, pero su costo por las técnicas convencionales de fabricación de espejo con soporte de vidrio es muy elevado. Los nuevos espejos de lámina de plástico metalizada con tensión controlada permiten obtener superficies asféricas prácticamente parabólicas, al menos en una extensión de más del 60% de la superficie total, presentando una aberración esférica residual muy pequeña.

Con esta nueva tecnología pueden realizarse también espejos convexos. Para ello se introduce sobrepresión en el sistema anteriormente indicado, que resultaba ser equivalente al de un bombo de batería. Al igual que ocurría en el caso de los espejos cóncavos, la presión interior permite regular la convexidad de la lámina de plástico metalizada y, por tanto, sus características ópticas.