El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha adjudicado a la organización holandesa TNO un contrato de 331.999 euros para adaptar, fabricar, montar, integrar y verificar el telescopio que proyectará una estrella guía láser para el Gran Telescopio Canarias (GTC).
El equipo recibe el nombre de Laser Launch Telescope, o LLT. Se trata de un pequeño telescopio óptico especializado en dirigir hacia la atmósfera un haz láser de alta potencia con la precisión y estabilidad necesarias para crear una referencia artificial en el cielo.
El contrato abarca la optomecánica que mantiene alineados sus elementos, su fabricación, la integración con las piezas ópticas, las pruebas en fábrica, los ensayos con láser, el transporte y la verificación final en las instalaciones del IAC. Las dos lentes principales, denominadas L1 y L2, y el espejo rápido FSM serán aportados por el propio instituto e integrados por la adjudicataria.
La estrella guía láser
El LLT formará parte de la instalación de estrella guía láser que el IAC desarrolla para el sistema de óptica adaptativa del GTC, conocido como GTCAO. Su función consiste en proyectar el láser hacia las capas altas de la atmósfera para producir un punto luminoso artificial. Ese punto se utiliza como referencia para medir las deformaciones que la turbulencia atmosférica introduce en la luz antes de que llegue al telescopio, que provocan lo que coloquialmente se conoce como que las estrellas titilen.
La atmósfera está formada por masas de aire con temperaturas, densidades y velocidades diferentes. La luz procedente de una estrella o una galaxia atraviesa esas capas y cambia ligeramente de dirección durante el recorrido. El efecto puede apreciarse a simple vista en el centelleo de las estrellas y, en un telescopio, aparece como una imagen ensanchada, inestable y menos definida.
La tecnología
La óptica adaptativa mide esas alteraciones mediante un sensor de frente de onda. A partir de esa información, un sistema de control ordena a un espejo deformable modificar su superficie para compensar las distorsiones. GTCAO utiliza un sensor Shack-Hartmann, un espejo deformable con cientos de puntos de actuación y el espejo secundario del GTC para las correcciones de movimiento global de la imagen. El objetivo es recuperar una parte sustancial de la resolución espacial que permite el espejo de 10,4 metros del telescopio.
Para realizar esa medición se necesita una estrella suficientemente brillante y situada cerca del objeto científico. La distribución de las estrellas naturales impide encontrar una referencia adecuada en muchas regiones del cielo. La estrella guía láser permite generarla artificialmente en la dirección requerida por la observación y ampliar de manera drástica la parte del firmamento accesible a la óptica adaptativa.
Un proyecto de larga duración
Los antecedentes del sistema se remontan a los primeros años del propio Gran Telescopio Canarias. El IAC señala que la óptica adaptativa ya estaba en desarrollo antes de que el GTC comenzara sus operaciones científicas en 2009, porque se consideraba necesaria para explotar el telescopio cerca de su límite de difracción.
El proyecto sufrió una interrupción en 2013 por falta de recursos en el equipo de desarrollo. Un acuerdo entre el IAC, el GTC y el Gobierno de Canarias permitió retomarlo en 2015 e incorporar la instalación de estrella guía láser como segunda fase. El sistema GTCAO superó las pruebas de aceptación en fábrica en abril de 2023, fue trasladado al telescopio en junio y obtuvo su primera luz técnica el 24 de julio de aquel año.
Mayor envergadura
La primera configuración de GTCAO se diseñó para trabajar con estrellas guía naturales. El proyecto del láser amplía ese sistema mediante nuevos elementos, entre ellos la fuente láser, los mecanismos de transporte y control del haz, los sistemas de seguridad, el sensor correspondiente y el telescopio lanzador incluido en esta adjudicación.
El IAC recibió en 2015 una ayuda de 2,69 millones de euros para dotar a GTCAO de una instalación de estrella guía láser y ampliar su cobertura del cielo. El contrato actual está vinculado a la segunda fase del proyecto LGSF INSIDE, cuyo presupuesto global asciende a 3,2 millones de euros y está cofinanciado en un 85% por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.
TNO, único proveedor posible
Esta tecnología es tan puntera que sólo la produce la empresa holandesa. TNO es el único suministrador de telescopios lanzadores refractivos atermalizados que ha desarrollado y probado con éxito esta clase de equipo.
El término “refractivo” indica que el sistema emplea lentes para configurar y proyectar el haz. “Atermalizado” significa que su diseño busca conservar el enfoque y la alineación a pesar de los cambios de temperatura y de los gradientes térmicos. Esta estabilidad tiene especial importancia en un observatorio, donde el equipo puede pasar por variaciones ambientales durante la noche y donde pequeñas desviaciones pueden alterar la calidad o la dirección del láser.
TNO ha desarrollado previamente telescopios lanzadores para sistemas de astronomía terrestre, entre ellos los empleados en la instalación de cuatro estrellas guía láser del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. La organización explica que su diseño compensa pasivamente los efectos de las variaciones térmicas y que puede adaptarse a las necesidades de diferentes telescopios.
La nitidez
La tecnología es capaz de captar imágenes entre 10 y 30 veces más nítidas, cifra obtenida a través de una comparación de resolución angular. En astronomía, la nitidez puede medirse por el tamaño aparente mínimo que el sistema es capaz de distinguir, expresado habitualmente en segundos de arco. Cuanto menor es esa cifra, más próximos pueden estar dos detalles y seguir apareciendo separados.
El instrumento infrarrojo FRIDA, destinado a utilizar GTCAO, está diseñado para alcanzar una resolución en la banda K de 46 milisegundos de arco, equivalentes a 0,046 segundos de arco, cuando el sistema opera cerca del límite de difracción.
El sistema de pruebas de GTCAO reproduce condiciones atmosféricas de 0,5 y 1,5 segundos de arco. Son valores que representan diferentes niveles de turbulencia y ensanchamiento de la imagen antes de aplicar la corrección adaptativa. El factor se obtiene dividiendo el tamaño de la imagen atmosférica por la resolución prevista con óptica adaptativa. Con unas condiciones de 0,5 segundos de arco, la operación es 0,5 dividido entre 0,046, cuyo resultado es aproximadamente 10,9. Con 1,5 segundos de arco, el cálculo es 1,5 dividido entre 0,046, que da aproximadamente 32,6.
La horquilla redondeada queda situada entre unas 10 y 30 veces. La expresión describe la reducción lineal del tamaño angular de los detalles observables en esos supuestos, no un incremento equivalente del número de píxeles ni una mejora fija para todas las observaciones. El resultado dependerá de la turbulencia, la longitud de onda, el brillo y posición de las referencias, el rendimiento del sistema y las condiciones concretas de cada noche.
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