Con un telescopio en órbita, los científicos pretenden hacer física de punta y mejorar los modelos para estudiar el clima.
Mientras avanzan los trabajos para constituir una agencia espacial en el país, un equipo internacional de científicos, en el que participan investigadores mexicanos, alista uno de los proyectos de exploración sideral más ambiciosos de la presente década, enfocado a la detección y estudio de rayos cósmicos.
Pese a su nombre engañoso, los rayos cósmicos no son líneas de luz: en realidad se trata de partículas subatómicas de materia y antimateria como protones, electrones y positrones (más pequeñas que los átomos, de los que forman parte) con altas cargas de energía, que llegan a la Tierra procedentes del Sol y de todos los rincones del universo.
La mayor parte de ellos viene de objetos localizados más allá del Sistema solar, pero los físicos y astrónomos aún no saben cuáles podrían ser sus fuentes de origen. Otra característica que los hace enigmáticos -y que ha sido profusamente explotada por autores de cómics e historietas de ciencia-ficción- es su capacidad de alterar el material genético y los tejidos humanos.
Por eso, para los futuros astronautas a bordo de expediciones espaciales será un reto exponerse a la radiación cósmica sin ningún riesgo: deberán portar trajes especiales u otros dispositivos protectores. Sin embargo, en la superficie de la Tierra los rayos cósmicos no son ningún peligro gracias al “blindaje” que nos proporciona la atmósfera, pues colisionan con ella y generan una cascada de luz flourescente en el rango ultravioleta.
La cantidad de rayos cósmicos que puede sobrepasar la barrera atmosférica y llegar a la superficie es limitada: con apoyo de equipos instalados en tierra los físicos han calculado que sólo entra una partícula altamente energética por kilómetro cuadrado cada milenio. Sin embargo, con instrumental colocado fuera de la Tierra, la posibilidad de captarlos aumenta exponencialmente.
Energías extremas
Para esto, un equipo de 200 científicos de 12 naciones, que será liderado por Japón, ya trabaja en el diseño y construcción de un telescopio refractor (basado en lentes) que en 2015 será lanzado en un cohete nipón hacia la Estación Espacial Internacional. Luego se acoplará al módulo correspondiente a este país; de ahí su nombre: Japanese Exploratory Module/Extreme Universe Space Observatory (Observatorio Espacial del Universo Extremo del Módulo de Exploración Japonés, JEM-EUSO).
Gustavo Medina Tanco, quien encabeza el comité científico del proyecto JEM-EUSO, explica que este tipo de estudios ya se realizan en observatorios como el Pierre Auger (Argentina), que con sus 24 telescopios y 3 mil kilómetros cuadrados de superficie cubiertos con detectores especiales (Cherenkov) puede rastrear rayos cósmicos cuando finalmente colisionan con la superficie.
Hay otra forma de detectar esas partículas, aclara el investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM: cuando pasan cerca de un núcleo de nitrógeno en la atmósfera y generan un destello de luz ultravioleta en todas direcciones. Pero esa labor es complicada, pues equivale a observar una lámpara ultravioleta de 5 watts localizada a unos 40 kilómetros de distancia, explica.
“Lo que puedes hacer entonces es montar un solo telescopio en órbita, en lugar de tener 24 en tierra. Y como son 400 kilómetros de altura en la Estación Espacial Internacional, la superficie de observación aumenta hasta centenas de millares de kilómetros cuadrados al mismo tiempo. Así, el aparato verá absolutamente todo el cielo”, aclara en entrevista el físico universitario.
“En principio, esto es muy delicado debido a las complicaciones de instalar equipo en el espacio, pero está abriendo una nueva técnica y amplias posibilidades de observación, además de que permitirá realizar mayores experimentos. Con esa idea entramos al proyecto en el que participan las principales agencias espaciales de Europa y la NASA”, relata Medina Tanco.
La ventaja de esta colaboración, comenta el especialista, es que permitirá hacer física de punta e incluso poner a prueba si la Teoría de la Relatividad sigue siendo válida a altos niveles de energía, que no pueden alcanzarse ni con los más sofisticados aceleradores de partículas; también hará posible adquisición de experiencia y una derrama tecnológica en áreas estratégicas para México en materia espacial, pues se tendrá acceso total a todos los datos.
“Veremos partículas como bariones, protones, núcleos de hierro y fotones a energías extremas. El detector será más que el instrumento, abarcará toda la atmósfera e incluso la corteza terrestre en el caso de la detección de neutrinos”, señala el físico, quien aclara que para recrear las altas energías involucradas en esos procesos tendría que construirse un acelerador del tamaño de la galaxia.
Equipos complejos
El corazón del experimento será un telescopio que, como se anotó, se colocará en el módulo japonés de la EEI. Estará conformado por estructuras mecánicas, ópticas y electrónicas muy delicadas. Entre las últimas destacan 300 mil fotomultiplicadores que recibirán la luz ultravioleta y la convertirán en pulsos eléctricos para su posterior análisis.
En su parte óptica, el telescopio (que pesará unas dos toneladas en tierra) estará constituido básicamente por tres lentes reflectores llamados de Fresnel, con un diámetro de 2.75 metros. Su campo de visión abarcará 60 grados sobre el eje de observación, lo cual permitirá observar naturalmente hacia la atmósfera desde arriba.
“Se han invertido más de 30 millones de dólares en el desarrollo de las tres lentes de Fresnel, que serán las más grandes de todo el mundo en su tipo. Además de esto, el aparato se hizo plegable y tendrá una tapa protectora contra la luz solar, la cual deberá abrirse y cerrarse, por lo menos, unas 80 mil veces durante toda la misión”, comenta el especialista Gustavo Medina Tanco.
Aparte, el aparato tendrá una cámara infrarroja que permitirá ver la estructura de las nubes y la superficie terrestre, así como un instrumento (Laser Imaging Detection and Ranging) que emitirá un pulso láser en la atmósfera para revelar información sobre aerosoles, ozono y otras sustancias presentes en la misma. Con estos datos podrán mejorarse los modelos para el estudio del cambio climático y la predicción de huracanes.
“Podremos medir la cantidad y distribución de aerosoles en las costas del Atlántico en África, que influyen en la temperatura del océano y a su vez tienen efectos potenciales en la generación de huracanes en el Golfo de México”, abunda el investigador del ICN, quien coordinará, con el grupo de connacionales, el monitoreo del desempeño y características de los componentes del sistema y las condiciones que los rodean.
La misión JEM-EUSO, que involucra a otras entidades de la UNAM, como el Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico y los Institutos de Ingeniería y Geofísica, tendrá una duración de al menos cinco años (aunque podría prolongarse) y costará al país no más de un millón de dólares. A cambio, los científicos mexicanos recibirán entrenamiento de primer nivel y tendrán acceso a toda la información que se genere.
“En embrión se van a desarrollar todas las etapas de producción que requiere un proyecto espacial a nivel internacional y con contactos ya garantizados con las agencias: desarrollo tecnológico, formación de recursos humanos, proyección a la industria, todo está involucrado aquí, no en el papel, sino en la práctica”, destaca Medina Tanco.
