Telescopio FAST: Historia, objetivos e importancia

Telescopio esférico de apertura de quinientos metros: descripción general

El Telescopio Esférico de Apertura de Quinientos Metros, o telescopio FAST, es un radiotelescopio ubicado en el condado de Pingtang, Guizhou, en el suroeste de China. Este radiotelescopio tiene una antena especializada y un receptor en forma de cuenco que están diseñados para capturar ondas de radio de toda la galaxia. El telescopio tiene un diámetro de 1.600 pies, lo que lo convierte en el segundo radiotelescopio más grande del mundo. El telescopio FAST también se conoce como telescopio Tianyan y telescopio Sky Eye.

Objetivos del telescopio FAST

Como uno de los radiotelescopios más grandes del mundo, el telescopio FAST ayuda a los investigadores a explorar cuestiones fundamentales sobre el universo. Los objetivos científicos actuales del telescopio incluyen los siguientes:

• Reconstrucción de imágenes del universo primitivo utilizando ondas de radio de átomos de hidrógeno neutros encontrados en el borde del universo
• Estudiar la radiación electromagnética de los púlsares para desarrollar tecnología de detección de ondas gravitacionales, navegación y sincronización
• Trabajar con la Red Internacional de Interferometría de Línea de Base Muy Larga en estructuras celestes hiperfinas, que son pequeños cambios y divisiones en los niveles de energía atómica causados ​​por interacciones entre núcleos atómicos y nubes de electrones.
• Estudio de señales de radio de alta resolución y señales de radio débiles
• Unirse a SETI, o la búsqueda de inteligencia extraterrestre

Historia del telescopio FAST en China

Nan Rendong, quien eventualmente se convirtió en el científico jefe e ingeniero jefe del telescopio FAST, propuso por primera vez la idea del Sky Eye en China en 1994. Una depresión natural en un valle del condado de Pingtang ya ofrecía una forma curva que agilizaría la construcción y la instalación. La Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma de China aprobó el proyecto en 2007. Alrededor de 9.000 personas que vivían en el área fueron reubicadas lejos del sitio del telescopio, creando una zona libre de interferencias de señal alrededor del telescopio.

La construcción del telescopio comenzó en 2011. La ubicación aislada del telescopio es ideal para la observación espacial, pero planteó desafíos durante la construcción. La mala infraestructura retrasó el trabajo. Los receptores del telescopio también debían estar protegidos de las interferencias de radiofrecuencia, u ondas de radio de la Tierra que podrían ser captadas por el telescopio. El equipo de espejos del telescopio provocó estas interferencias, por lo que hubo que rediseñar estos componentes, lo que también provocó retrasos en la construcción.

La construcción finalizó en 2016. Inmediatamente comenzaron las observaciones básicas basadas en la rotación de la Tierra. Sin embargo, las funciones más avanzadas del telescopio requirieron una calibración adicional. Después de varios años más de trabajo y pruebas, el telescopio FAST fue declarado en pleno funcionamiento a principios de 2020.

Importancia del telescopio FAST

El telescopio FAST es el radiotelescopio de apertura llena más grande del mundo . Un telescopio de apertura llena tiene un receptor hecho de paneles móviles que pueden apuntar a regiones cercanas al cenit del cielo. El receptor de un telescopio de apertura llena parece un cuenco sólido desde la distancia. Por el contrario, un radiotelescopio de apertura individual es un círculo plano de reflectores dispuestos alrededor de otro círculo de receptores. El RATAN-600, un radiotelescopio de apertura individual en Rusia, tiene aproximadamente 1.900 pies de diámetro. Es el único radiotelescopio más grande que el telescopio FAST.

Los cuerpos astronómicos como púlsares, quásares, galaxias, estrellas y planetas producen ondas de radio que los científicos pueden observar con el telescopio. A principios de 2023, los investigadores del telescopio FAST habían identificado 740 nuevos púlsares, o estrellas de neutrones que giran rápidamente. El estudio de estos púlsares ayuda a identificar las ondas gravitacionales de fondo. Estos datos también se pueden utilizar para predecir con mayor precisión las mediciones del tiempo de llegada de las emisiones de púlsares.

Características del telescopio FAST

El telescopio Sky Eye tiene un recipiente reflectante de 500 metros de diámetro que hace rebotar ondas de radio hacia una antena receptora a 140 metros o 460 pies por encima de él. Mientras que el receptor completo tiene 500 metros de diámetro, la apertura activa del telescopio es de sólo 300 metros en su punto más ancho. La apertura de un telescopio es la parte de su superficie reflectante que puede capturar ondas.

La superficie reflectante del telescopio FAST contiene 4.450 paneles triangulares equiláteros. Estos paneles están dispuestos en un patrón repetitivo para formar un hemisferio geodésico. Cada triángulo mide 11 metros de largo por cada lado. Más de 2.000 cabrestantes debajo de la superficie del telescopio pueden ajustar las posiciones de los paneles para apuntar a través del cielo. El telescopio FAST puede detectar ondas de radio entre 70 megahercios y 3,0 gigahercios.

Telescopio FAST versus Telescopio de Arecibo

El telescopio de Arecibo era un telescopio de apertura única de 305 metros en Arecibo, Puerto Rico. La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos (DARPA) construyó este telescopio, que entró en funcionamiento en 1963. El telescopio de Arecibo era el radiotelescopio de apertura única más grande del mundo hasta que se completó el telescopio FAST. La Fundación Nacional de Ciencias (NSF) se hizo cargo de las operaciones del telescopio de Arecibo en 1969.

Similitudes entre el telescopio FAST y el telescopio de Arecibo

Los dos telescopios tenían varias similitudes gracias a su diseño de apertura única:

• Paneles receptores dispuestos en un hemisferio geodésico.
• Paneles sostenidos por cables de acero.
• Construcciones con depresiones naturales en forma de cúpula.

Los científicos de cada instalación trabajaron en proyectos similares, que incluyen:

• SETI
• Emisiones de púlsar
• Repetir ráfagas de radio rápidas
• Identificación de moléculas interestelares.

Los radiotelescopios de apertura única como los telescopios de Arecibo y FAST cuentan con una serie de paneles receptores de formas idénticas conectados por una red de cables de acero. Los investigadores programan cambios en la longitud del cable que ajustan el posicionamiento del receptor de cada telescopio. Estos ajustes forman un receptor en forma de parábola que los científicos pueden utilizar para apuntar los telescopios a diferentes regiones del cielo. El diseño geodésico de estos telescopios brindó a los investigadores la flexibilidad de realizar observaciones independientemente de la posición de la Tierra.

Diferencias entre el telescopio FAST y el telescopio de Arecibo

Los dos telescopios también tenían diferencias significativas. Por ejemplo, el telescopio de Arecibo podría detectar ondas entre 50 megahercios y 11 gigahercios. Se trata de un alcance más amplio que el del radiotelescopio de China, que detecta ondas de radio entre 70 megahercios y 3,0 gigahercios.

Estos telescopios tenían diferentes tamaños de apertura general, pero recogían ondas de radio en aperturas activas de tamaño similar. El telescopio de Arecibo tenía 305 metros de ancho y podía recopilar datos utilizando su apertura total. El telescopio FAST tiene 500 metros de ancho pero sólo puede captar ondas de radio en una parte de su superficie. Una región de los paneles receptores del telescopio está dispuesta en una parábola que hace rebotar ondas hacia la antena.

La parte activa del telescopio FAST es móvil, lo que proporciona varias ventajas. El telescopio FAST puede recolectar ondas de radio de elevaciones más bajas que el telescopio de Arecibo. El telescopio FAST tiene un ángulo cenital máximo de 40 grados, pero el máximo de Arecibo fue de 20 grados. El ángulo cenital es el ángulo máximo al que se puede apuntar un telescopio y aun así recopilar datos significativos. La apertura activa móvil también podría girarse para seguir recogiendo ondas de radio cuando, de otro modo, la apertura se extendería más allá del borde del receptor.

El telescopio de Arecibo se planeó inicialmente como parte de una instalación defensiva. DARPA diseñó Arecibo para identificar misiles enviados a través de la atmósfera superior de la Tierra. Luego, el proyecto se amplió para permitir el estudio científico de la atmósfera y más allá. El telescopio FAST, por otro lado, siempre estuvo destinado al estudio científico.

Desmantelamiento del Telescopio de Arecibo

La NSF anunció que desmantelaría el telescopio de Arecibo a finales de 2020. La instalación había tenido problemas desde 2000 debido a recortes presupuestarios, daños por huracanes, cambios en la gestión del sitio y mayores costos de mantenimiento. La NSF decidió retirar el telescopio de su servicio después de que fallas en los cables en 2020 dañaran el plato reflector, los cables de soporte y los edificios circundantes. En 2022, la NSF anunció que el telescopio principal de Arecibo no sería reconstruido. Una instalación LiDAR (detección y alcance de luz) en el sitio aún permanece activa. Los instrumentos LiDAR utilizan láseres pulsados ​​para determinar la distancia entre un objeto determinado y la Tierra. En Arecibo también hay un radiotelescopio activo de 12 metros.

Resumen de la lección

El telescopio esférico de apertura de quinientos metros también se conoce como telescopio FAST, telescopio Sky Eye y telescopio Tianyan. El astrofísico chino Nan Rendong propuso la idea del telescopio en 1994. La construcción del telescopio FAST se completó en 2016 y sus operaciones comenzaron en 2020. El telescopio está ubicado en un sumidero natural en el suroeste de China. No se permiten teléfonos celulares ni otros dispositivos cerca de las instalaciones para reducir la interferencia de radiofrecuencia u ondas de radio generadas por humanos que podrían ser captadas por el telescopio.

Como radiotelescopio, el Sky Eye registra las ondas de radio emitidas por los púlsares, que son estrellas de neutrones que giran rápidamente, y otros objetos en todo el universo. El telescopio tiene 500 metros de ancho. Tiene una apertura de telescopio, o superficie capaz de recibir ondas de radio, de unos 300 metros. El Sky Eye es un radiotelescopio de apertura llena, es decir, su cuenco receptor está formado por miles de paneles triangulares móviles. El telescopio es más ancho que el telescopio de Arecibo, un radiotelescopio fuera de servicio en Puerto Rico. Los científicos de Sky Eye emplean las capacidades del telescopio para estudiar púlsares, imágenes del universo temprano, estructuras hiperfinas, SETI (la búsqueda de inteligencia extraterrestre) y más.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador