- “Espejos replicables” es una técnica novedosa para fabricar telescopios más baratos, ligeros y en poco tiempo
- Otros investigadores ya lo habían intentado, pero universitarios lograron crear espejos a partir de nuevos materiales y modernas técnicas de manufactura
“La primera observación por telescopio data de 1609, la realizó Galileo Galilei y lo hizo a través de catalejos con lentes de baja calidad y difíciles de fabricar. Eso cambió nuestra manera de ver al universo”, afirma Alejandro Farah Simón, académico del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM.
Por ser instrumentos ópticos para ver objetos lejanos, los telescopios son esenciales para explorar el universo y estudiar los objetos celestes. Para funcionar utilizan espejos curvos con los que captan y enfocan la luz del cielo nocturno. Los primeros usaban piezas de cristal transparente curvo (lentes) para enfocar la luz; sin embargo, los espejos son más fáciles de pulir y más livianos que las lentes.
“Nuestros ojos son como una lente: concentran la luz que llega a nuestros ojos en un lugar específico del cerebro y nos permite analizar esta imagen. La óptica de los telescopios es de dos tipos: lentes y espejos; los primeros tienen doble curvatura y concentran la luz igual que nuestro ojo y, los segundos, pueden reflejar una cantidad mayor de luz y por tanto, se recibe más información”, explica el experto.
Sin embargo, fabricar lentes, espejos o superficies ópticas de manera artesanal no sólo es costoso y tardado (su elaboración lleva hasta cuatro semanas), sino contaminante, pues se usan ciertos abrasivos para pulirlos.
A fin de evitar tales inconvenientes, científicos del IA desarrollaron una técnica para fabricar espejos más ligeros, en menos tiempo y mucho más económicos.
“Lo que tienen estos espejos ligeros es que son más o menos del 10 por ciento del peso del vidrio, pero mantienen la forma geométrica y la calidad de la imagen en todo momento”, destaca Farah Simón.
A decir de José Antonio de Diego Onsurbe, investigador del IA, el objetivo de la técnica “Espejos replicables” es hacer toda la montura más ligera sin perder solidez o estabilidad y, sobre todo, que sea fácil de transportar. La fibra de carbono se utiliza en raquetas de tenis por ser superligeros y, además, da ventajas para aplicaciones aeroespaciales y equipos amateurs, porque la calidad de imagen es alta.
La óptica (lentes y espejos ópticos) de un telescopio debe ser lo mejor posible para concentrar la luz. No debe tener manchas, raspaduras u otros defectos pues, de ser así, la imagen resulta borrosa, deformada y difícil de observar. Crear una lente o un espejo con calidad adecuada para la observación astronómica es una gran labor, subraya.
“Otros investigadores ya habían intentado algo similar, pero se les presentaban una serie de problemas: uno de las más importantes es que las irregularidades de la fibra de carbono se propagaban a la superficie, debiendo de pulir el espejo de nuevo y, con ello, perdían tiempo y dinero. Nosotros desarrollamos un proceso en el que no es necesario pulir y, además, permite realizar todo el trabajo a temperatura y presiones normales, sin necesidad de máquinas”, expresa de Diego Onsurbe.
Las proporciones de las resinas y de los elementos utilizados –asevera Alejandro Farah– se afinaron con el tiempo. Hoy continúan con la mejora de la fabricación, pero ya cuentan con el producto final, el cual tiene aplicaciones directas en telescopios amateur, comerciales, profesionales para observación astronómica, así como en concentradores solares.
Proceso de manufactura
De acuerdo con Luis Carlos Álvarez Núñez, académico del IA, los métodos tradicionales de manufactura óptica se pueden dividir en tres etapas: “generado” que se da a partir de una pieza de vidrio, donde se le da la primera curvatura con herramientas de diamante en alta velocidad.
Después se hace un “esmerilado” en el cual se usa abrasivo libre en suspensión en agua, donde hay diferente diámetro que puede ser del tamaño del cabello humano (60 micrómetros hasta más abajo).
Luego viene el proceso de pulido, en el que se usa abrasivo más fino, casi 60 veces más pequeño que un cabello humano y que puede ser óxido de cerio, diamante o alúmina, y al final se obtiene una superficie con la calidad óptica requerida en telescopios astronómicos.
El académico señala también que las personas capacitadas en los procesos de manufactura óptica pueden tardar, en promedio, hasta un mes en fabricar un espejo de telescopio del orden de 10 cm de diámetro.
El método que los universitarios desarrollaron se basa en el empleo de resinas, fibras de carbón e impresiones 3D. “Nuestro proceso tiene implicaciones a corto y largo plazo, porque muchas veces el vidrio se deteriora y es necesario volver a pulirlo. Con nuestro método se puede cambiar inmediatamente por otro sin costo excesivo. Esto es útil sobre todo en telescopios grandes en los cuales se colocan varios espejos, pues se puede reemplazar sólo el dañado”, enfatiza el universitario.
El proceso de patentamiento de la técnica “Espejos replicables” comenzó en 2016 a través del proyecto PAPIIT y, para 2019, ya tenían resultados alentadores. Ante este escenario, los especialistas solicitaron la patente ese mismo año. En noviembre de 2023, a través de la Coordinación de Vinculación y Transferencia Tecnológica de la UNAM, lo lograron. “Frente a la alta demanda de espejos más grandes, ligeros y duraderos para observaciones astronómicas avanzadas, incluyendo las robóticas y extraterrestres, nuestro trabajo es una solución para el progreso científico y tecnológico en instrumentos de observación”, concluye Álvarez Núñez.