Telescopios a prueba de terremotos

De la docena de grandes telescopios (de espejo principal de ocho o diez metros de diámetro) que funcionan en el mundo, cinco están instalados en Chile, en una región del planeta que ofrece óptimas condiciones de observación por las características del aire y la escasísima nubosidad, pero azotada periódicamente por grandes terremotos. El último, de 8,4 en la escala de Richter, el pasado 16 de septiembre, provocó la muerte de 15 personas, más de un millón de evacuados por alerta de tsunami y numerosos daños de infraestructuras. Sin embargo, ninguno de los grandes telescopios internacionales, enormes máquinas científicas de tecnología avanzada y alta precisión, sufrió daños, más allá de desperfectos menores en uno de ellos, el Gemini. Por supuesto, los ingenieros saben donde están –o van a estar- los observatorios y los preparan para resistir.

“Todos los telescopios instalados en Cerro Paranal [incluidos los cuatro del complejo VLT, cada uno con espejo principal de 8,2 metros de diámetro] están diseñaos para resistir el llamado Terremoto Máximo Probable (MLE, en sus siglas en inglés), nivel que corresponde a la probabilidad de que se produzca un sismo de 8,5 en la escala Richter en 25 años”, explica Franz Koch, del Observatorio Europeo Austral (ESO). Los sistemas de protección de los frágiles espejos, las estructuras reforzadas del complejo principal y de los instrumentos así como la vigilancia permanente con acelerómetros da resultados. Pero el reto ante la sismicidad de la zona aumenta para el próximo gran proyecto del ESO: el telescopio gigante E-ELT, con espejo de 39 metros de diámetro, que está ahora en fase de diseño y que se ubicará también en Chile, en Cerro Armazones, cerca de Paranal. Los ingenieros ya están trabajando en sus sistemas de protección antisísmica.

El epicentro del sismo del 16 de septiembre (17 en Europa), a unos 200 kilómetros al norte de Santiago de Chile, estuvo esta vez lejos de Paranal y de Chajnantor, donde están ubicadas, a 5.000 metros de alturas, las 66 antenas que forman el conjunto del radiotelescopio internacional ALMA. Más expuestos al temblor de la tierra y sus numerosas réplicas, han estado otros observatorios, como el Gemini Sur, gestionado por el consorcio universitario estadounidense AURA, de espejo de 8,1 metros de diámetro, en Cerro Pachón; o Las Campanas, donde funcionan, entre otros, los dos Magellan (cada uno de 6,5 metros), de la Institución Carnegie de Washington; y La Silla, con telescopios de tamaño medio. En este último observatorio se percibió “con intensidad” el terremoto, según un comunicado del ESO del 17 de septiembre, pero no se registraron “problemas mayores y los telescopios están siendo inspeccionados”.

En Gemini Sur, “no hubo grandes daños, estamos en proceso de recuperar todos los sistemas del telescopio”, informó por correo electrónico a EL PAÍS, desde la sede del Observatorio Gemini, en La Serena (Chile), Nancy A. Levenson, directora adjunta del mismo y responsable científica. “Tuvimos que realinear los dos ejes de movimiento [del telescopio] de acimut y altitud; el espejo secundario puede moverse, está en buenas condiciones y no presenta problemas”, continúa. Y añade: “Estamos ahora haciendo algunos ajustes y reparaciones menores para poder reanudar en los días venideros las observaciones astronómicas”.

“Afortunadamente, no sufrieron daños ninguno de nuestros telescopios en Las Campanas”, comenta el director del observatorio John Mulchaey, de la Fundación Carnegie. “Nunca hemos perdido tiempo [de observación] en Las Campanas debido a terremotos … otros observatorios sí que llegaron a estar inactivos varios días o semanas, y puede ser mucho más tiempo si resulta dañado un espejo y hay que reemplazarlo”.

El conjunto VLT está considerado el observatorio en tierra científicamente más eficaz del mundo. La estructura principal de cada uno (430 toneladas solo la parte móvil, sin contar edificio, cúpula, etcétera) tiene que ser muy resistente para cumplir los requisitos de las observaciones astronómicas y resisten grandes terremotos sin que precisen de refuerzos antisísmicos específicos, explica Koch a EL PAÍS. “Sin embargo, los espejos de vidrio y cerámica, así como sus sistemas de soporte, son frágiles y suelen precisas medidas adicionales de seguridad”, añade. El espejo principal de cada uno de los cuatro telescopios VLT pesa 22 toneladas, es de una única pieza, y mide solo 17,5 centímetros de grosor con su diámetro de 8,2 metros. Son espejos relativamente flexibles y de mantener su forma perfecta exigida para las observaciones astronómicas se encarga un avanzado sistema de óptica activa, con un soporte que integra 150 actuadores que lo sujetan en la cara inferior; es como una lentilla gigante sujeta por 150 dedos que ejercen constantemente la presión exacta necesaria en cada punto para mantener la forma perfecta del espejo.

“El sistema de seguridad activa de espejo principal lo agarra por abajo y alrededor con 116 sujeciones en cuanto se supera un nivel crítico de aceleración”, explica Koch. Las aceleraciones se miden constantemente en el soporte del espejo con un acelerómetro, añade. En cuanto al espejo secundario, el que está colocado arriba para dirigir hacia los instrumentos y cámaras la luz captada de las estrellas, “mide un metro de diámetro y está hecho de berilio, mucho más resistente que el vidrio, así que no precisa un sistema extra de soporte”, añade el portavoz del ESO. En el caso de producirse un fuerte terremoto, unos ganchos de acero sujetan la estructura móvil del telescopio para impedir que pueda elevarse y salirse de los rieles por los que rota al hacer el seguimiento de los astros en el cielo.

Caídas y roturas

También los instrumentos y cámaras requieren a menudo protección antisísmica especial, como estructuras reforzadas y sistemas que eviten posibles daños en la óptica, roturas de los recipientes de vacío, caídas de los propios instrumentos o incluso que se desprendan del telescopio.

“Una de nuestras mayores preocupaciones es que algo caiga sobre los espejos en un terremoto, son muy caros y costosos de reemplazar”, afirma Mulchaey, señalando que también son muy delicadas estas piezas cuando se desmontan para proceder a su limpieza y mantenimiento. “Pero también partes mecánicas de los telescopios pueden resultar afectadas en un sismo”, recuerda. “Por ello hemos hecho muchos estudios de ingeniería para comprender cómo puede resultar dañado un telescopio y hemos desarrollado formas de asegurarlo”. El mayor riesgo, dice, es que algo caiga sobre los espejos, así que además de instalar sistemas de protección, hay que tener mucho cuidado sujetando todos los equipos que se utilizan en las operaciones “para evitar que algo se suelte en un terremoto y acabe golpeando el espejo".

También los espejos son una de las principales preocupaciones en el observatorio Gemini. “Para el diseño y la construcción del telescopio se tuvo en consideración la constante condición sismológica existente en la región y la estructura se construyó especialmente para soportarla”, comenta Levenson. Además, el Gemini tiene varios sistemas que actúan a modo de protección en caso de terremoto, por ejemplo, el de “restricción de la montura del telescopio”, explica la directora del observatorio. En el espejo secundario, “un sistema limita su movimiento y otro que lo protege contra una caída”.

El conjunto de antenas ALMA también ha sido diseñado teniendo en cuenta la sismicidad de la zona. Pero, sin frágiles elementos de vidrio y con antena de materiales ligeros, no necesita especiales sistemas ante terremotos. Además, está situado en un lugar, Chajnantor, donde el nivel sísmico MLE es un 20% inferior al de Paranal o al cercano de Cerro Armazones, donde se instalará el gigante E-ELT. Este enorme observatorio, que debe empezar a funcionar dentro de diez años, escudriñará el cielo del hemisferio Sur para, por ejemplo, fotografiar y caracterizar planetas rocosos como la Tierra en órbita de otras estrellas o estudiar las galaxias que se formaron en el universo. Su competidor será el Telescopio de 30 Metros (TMT), en Hawai, estadounidense.

El E-ELT, que tendrá un espejo principal de 39 metros de diámetro formado por 800 segmentos alineados para formar una superficie única, esta aún en fase de diseño detallado y, desde luego, tendrá que estar hecho de manera que tanto la cúpula como la estructura principal soporten terremotos medios o grandes. “Muy probablemente solo se podrán cumplir esos requisitos con un sistema antisísmico de aislamiento de toda la base de la estructura del telescopio”, explica Koch. “El reto de ese sistema de asilamiento es proporcionar a la vez un soporte resistente para la estructura del observatorio durante su funcionamiento y a la vez que sea mucho más blando en caso de un terremoto fuerte”, añade.

Un elemento frágil del E-ELT será el espejo secundario, una pieza de 4,2 metros de diámetro y 10 centímetros de grosor, con 3.500 kilos de peso, que estará colgado a 70 metros del suelo. Por ello, se está diseñando un sistema de sujeción extra que eviten su caída o fractura en caso de terremoto.

¿Y después del terremoto? Aunque el primer examen visual de las instalaciones no muestre daños, estos complejos aparatos científicos tienen que estar en perfecta forma para cumplir su función en las observaciones de los astrónomos y para evitar cualquier problema posterior. “La inspección de cada telescopio y su duración depende del terremoto”, dice Koch, refiriéndose a los VLT. “Hay que hacer comprobaciones en el interior y el exterior, incluida la estructura del telescopio, su cubierta, los soportes del espejo, etcétera. Por ejemplo hay que revisar los sistemas de óptica activa, los dispositivos de seguimiento… y finalmente hay que verificar, ya con observaciones, la alineación óptica correcta y el sistema de apuntado”. Todo esto no debe de llevar más de dos horas, por lo que, tras el terremoto, el telescopio se ha comprobado entero en un par de horas y, si no se encuentran problemas, vuelve a observar el cielo.

El gigante E-ELT será más complicado, pero incluso “después de un terremoto grande, si resultan dañadas la estructura principal y la cúpula, han de recuperar sus condiciones operativas en tres meses como máximo”, afirma el experto del ESO.