Antena de arecibo: esto es lo que sabemos

enorme telescopio famoso será desmantelado

20 de noviembre de 2020
13:25

Anatoly Glyantsev

El ilustre telescopio deja de funcionar para siempre.

Foto de la Universidad de Florida Central.

La impresionante antena de 305 metros fue la cara de la radioastronomía.

Foto de Wikimedia Commons.

La rotura de un cable en agosto de 2020 dañó gravemente la antena.

Foto de la Universidad de Florida Central.

Uno de los radiotelescopios más grandes y famosos de la historia deja de funcionar debido a averías fatales.

El famoso Arecibo, uno de los radiotelescopios más grandes del mundo, se está cerrando. Los expertos llegaron a la conclusión de que un intento de arreglarlo está plagado de bajas humanas. Por lo tanto, la herramienta se desmontará.

Recordemos que la “placa” de 305 metros se encuentra en Puerto Rico. El radiotelescopio es propiedad de Estados Unidos y es operado por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de ese país.

El instrumento entró en servicio en 1963. Por supuesto, su “relleno” se modernizó repetidamente, de modo que uno de los radiotelescopios más grandes del mundo siguió siendo el buque insignia de la radioastronomía durante más de medio siglo.

Sería difícil enumerar todos los descubrimientos realizados con su ayuda. Por ejemplo, una buena mitad de las estrellas de neutrones conocidas por la humanidad fueron descubiertas gracias a Arecibo. El instrumento también observó galaxias, estrellas, gas interestelar, enanas marrones y otros objetos. Recopiló información sobre la atmósfera superior y la influencia del Sol en la Tierra. El telescopio también funcionó como un radar, sondeando los planetas y asteroides del sistema solar.

La enorme antena se ha convertido en el rostro de la radioastronomía para el gran público. Ha aparecido en varios largometrajes populares. Sus imágenes reconocibles se replican en Internet. Al observatorio acudían turistas de todo el mundo para ver con sus propios ojos un auténtico milagro del progreso científico y tecnológico. El impresionante edificio fue un símbolo del triunfo de la ciencia y del esfuerzo de la humanidad por comprender el Universo.

La impresionante antena de 305 metros fue la cara de la radioastronomía.

Foto de Wikimedia Commons.

Pero en agosto de 2020 ocurrió un accidente que se convirtió en el principio del fin del famoso radiotelescopio (aunque entonces nadie sospechaba que todo terminaría tan mal).

Recordemos que el espejo “Arecibo” (el mismo “plato”) yace inmóvil en una depresión kárstica. Sobre ella, una plataforma de nada menos que 900 toneladas está suspendida de cables ultrarresistentes de 7,6 centímetros de diámetro. Es sobre él que caen las ondas de radio enfocadas por un enorme espejo.

Y el 10 de agosto de 2020 se rompió uno de los cables que sujetaban a este coloso. Cortó la antena, dejando un agujero de unos 30 metros de tamaño en el “plato”.

La rotura de un cable en agosto de 2020 dañó gravemente la antena.

Foto de la Universidad de Florida Central.

Los ingenieros de

se estaban preparando para reparar este daño, pero el 6 de noviembre de 2020 se rompió un segundo cable que conducía a la misma torre que su primer “colega”. Esto fue una sorpresa para todos. Las mediciones mostraron que la carga en este cable era solo el 60 % de su resistencia mínima a la rotura declarada. Esto significa que otros cables pueden ser menos fuertes de lo esperado. Además, ahora, debido a la inclinación de la plataforma, ha aumentado la carga sobre ellos. La inspección de otros cables mostró que algunas de sus fibras ya habían sido cortadas.

NSF encargó varias revisiones de ingeniería independientes para evaluar la condición de Arecibo. Y la mayoría de los expertos llegaron a una conclusión deprimente.

La plataforma puede derrumbarse en cualquier momento, incluso durante la reparación de la estructura (y esto está plagado de víctimas humanas). E incluso si es posible completar el trabajo de manera segura, nadie puede decir cuándo ocurrirá el próximo accidente peligroso. Es imposible incluso realizar pruebas de estrés para determinar qué tan fuertes son los cables restantes: no pueden resistir y romperse en cualquier momento.

“Hasta que se anunciaron estas estimaciones, nuestra pregunta no era si reparar el observatorio, sino cómo hacerlo”, dice el Director de Astronomía de la NSF, Ralph Gaume. “Pero al final, la mayoría de los datos mostraron que solo no podemos hacerlo de manera segura, y esa es una línea que no podemos cruzar”.

Ningún descubrimiento futuro vale vidas humanas. Así que la gerencia de NSF tomó la difícil decisión de desmantelar el telescopio.

La organización no especifica el método de desmantelamiento, pero enfatiza que para los objetos circundantes, todas las acciones causarán menos daño que si la estructura simplemente colapsara.

El resto del observatorio se conservará. Por ejemplo, se mantendrá la infraestructura para la investigación atmosférica: un lidar que sondea capas a gran altura y una estación de observación en la isla de Culebra.

Los datos recopilados por el radiotelescopio se transferirán de los almacenamientos locales a la “nube”. No se perderá ni un solo byte de información sobre el universo recopilada por el telescopio.

Por supuesto, la noticia sobre el final de la herramienta es muy triste. Pero los veteranos que se van están siendo reemplazados por nuevos instrumentos. Entonces, anteriormente Vesti.Ru dijo que el radiotelescopio chino FAST, que supera a Arecibo en tamaño y capacidades, pronto comenzará a funcionar.

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Adiós a Arecibo / Habr

La astrofísica mundial ha sufrido una gran pérdida: uno de los radiotelescopios más grandes y quizás el más famoso del mundo, Arecibo, está permanentemente inhabilitado y será desmantelado. Actuó en películas y envió una señal a posibles hermanos en mente, buscó extraterrestres en el programa SETI@home y encontró el primer planeta fuera del sistema solar, cartografió Venus y asteroides que pasaban, pero la fatiga del metal pasó factura 57 años después. construcción. El primer cable se rompió en agosto de 2020, el segundo cable se rompió a principios de noviembre y ayer los científicos decidieron que la reparación era demasiado peligrosa para los trabajadores y que era más fácil socavar los soportes del telescopio que esperar a que colapsara.

El radiotelescopio fue construido por los estadounidenses en 1963 en Puerto Rico, una isla tropical en el Caribe. El lugar de construcción fue elegido por varias razones, incluida la latitud geográfica, la lejanía de la civilización y el terreno. El diseño de Arecibo difiere notablemente de muchos otros radiotelescopios. La mayoría de los “platos”, que los astrónomos llaman “espejos primarios”, tienen un diseño giratorio que permite dirigir la antena a cualquier punto del cielo visible.

Esto amplía sus capacidades, pero limita su tamaño: las antenas giratorias más grandes tienen un diámetro de 100 metros. Arecibo, por otro lado, tiene un diámetro de 305 metros, pero su espejo principal está colocado en la cuenca de un antiguo embudo kárstico (a veces llamado erróneamente volcán extinto). La antena colectora de Arecibo está estacionaria en relación con el suelo, pero el irradiador se está moviendo: la antena receptora en el foco del “plato”. Para ello, se suspende una plataforma sobre el espejo principal, a una altura de 150 metros.

La movilidad de la alimentación permite que el radiotelescopio cubra parte del cielo en un radio de 20° alrededor del cenit, pero para concretar esta posibilidad, el espejo principal se hizo esférico, no parabólico. Debido a la inclinación del eje terrestre durante el año, el observatorio pudo observar una parte significativa del cielo en el hemisferio norte. Se ha implementado una solución técnica similar en el radiotelescopio soviético-ruso RATAN-600, aunque los diseños de antena son notablemente diferentes.

Es curioso que ahora la empresa privada rusa “Lorett” produzca un “micro-Arecibo” similar de dos metros para escuelas e institutos. Este arreglo es de estructura simple, fácil de mover e instalar y conveniente para colocar en el techo.

El radiotelescopio de Arecibo, a diferencia de muchos de sus homólogos más pequeños, no era solo un “oído”, también podía “hablar”, es decir, funciona como un radar. Esto abrió oportunidades únicas para los científicos: la astronomía experimental. En su mayor parte, la astronomía es una ciencia pasiva, los científicos crean instrumentos científicos y observan, recogen señales y luz que llegan a la Tierra de forma natural. Arecibo, en cambio, brillaba en el mismo radio de alcance, y podía recibir rayos reflejados. Así logró mapear Venus con una resolución de hasta 1 km. Más precisamente, solo la “Venus” soviética y la americana Magallanes podían crear mapas.

Arecibo pudo ver extraños depósitos cerca de los polos de Mercurio, que la sonda Messenger identificó más tarde como agua helada.

¡Sí, hay depósitos de hielo de agua en el planeta más cercano al Sol!

Y no encontró nada parecido cerca de nuestra Luna. Aunque ahora se cree que el suelo subpolar de la Luna es relativamente rico en agua, y esto ha sido confirmado por métodos independientes, es probable que no se trate de glaciares, sino de pequeños cristales de hielo distribuidos en el suelo.

En los últimos años, el radar de Arecibo ha trabajado arduamente para determinar la distancia e incluso en el mapeo de asteroides que pasan cerca de la Tierra. En este caso, prácticamente encarnó la idea de la que creció: la prevención de una amenaza desde el espacio. Aunque hace sesenta años, la Unión Soviética, y no el Cinturón de Asteroides, se consideraba la fuente de tal amenaza.

En algunos casos, Arecibo no observó el asteroide en sí, sino que solo lo “iluminó”, y las señales de radio reflejadas fueron recibidas por otros radiotelescopios, como el Green Bank Telescope de 100 metros o el Goldstone de 70 metros en el EE.UU. Juntos hicieron un gran trabajo y ahora sabemos mucho más sobre los asteroides.

Por ejemplo, que algunas “piedras espaciales” tienen satélites, piedras más pequeñas.

Algunas son dobles.

Y algunos son binarios de contacto, que es más típico de los núcleos cometarios.

El “tiro” más lejano de Arecibo es el “mensaje” del mismo nombre. El destinatario del mensaje: el cúmulo estelar M13 esperará una señal durante 25 mil años, y luego tendremos que esperar la misma cantidad para obtener una respuesta. Por lo tanto, fue más una hermosa RP que ciencia real, pero aseguró la popularidad del observatorio y la financiación sostenible durante décadas. Hollywood, que se enamoró de la arquitectura futurista del telescopio, también ayudó a popularizarlo. Aquí, James Bond derrotó a los villanos y Jodie Foster escuchó señales extraterrestres en la película de ciencia ficción Contact.

Arecibo también sobresale en astrofísica y observación del espacio profundo. Primero, confirmó una estrella de neutrones en la Nebulosa del Cangrejo, y luego logró “escuchar” un planeta cerca del púlsar. Más precisamente, solo escuchó un púlsar, pero la naturaleza de sus pulsos de radio sugirió a los científicos que había algún tipo de interferencia constante cerca. Resultó ser el primer planeta extrasolar confirmado. Ahora los exoplanetas ya han sido confirmados por varios miles, e incluso dieron el premio Nobel, aunque no por el “púlsar”, sino por el estelar habitual, y están buscando otros métodos.

Arecibo también trabajó con nuestro RadioAstron para estudiar los objetos más distantes del Universo observable: los cuásares. Junto con otros grandes telescopios, Arecibo contribuyó a uno de los descubrimientos más importantes de RadioAstron: determinó el brillo extremo de los cuásares, lo cual es imposible según los modelos existentes de estos fenómenos.

Aunque el radiotelescopio siguió siendo el más grande de su clase durante mucho tiempo, se actualizó periódicamente. Inicialmente, ni siquiera tenía una “placa”, era una malla fina que colgaba de cables sobre el lavabo. Luego se colgaron en la parrilla más de 30 mil placas de aluminio perforado. Esto amplió el rango de “audibilidad” del radiotelescopio. Para protegerse contra la creciente interferencia, se instaló una cerca de malla alrededor del perímetro del “plato”. A LAS 9El 0 al irradiador, similar a una gran antena de televisión, agregó el “Cúpula Gregoriana”, un espejo secundario que aumentó la precisión de las señales recibidas y permitió colocar nuevos equipos, tanto para recibir como para transmitir.

Como resultado, las capacidades del observatorio han aumentado, pero también ha aumentado la carga en el sistema de cable. Tres soportes sostenían no solo la base de malla del “plato” con láminas de aluminio, sino también la plataforma de 900 toneladas del irradiador y el “Domo Gregoriano”. Pero el telescopio aguantó. Se erigió en una región sísmicamente activa, en la que no son raros los ciclones tropicales, por lo que allí había un margen de seguridad. Los presupuestos fueron lo primero. Los problemas financieros comenzaron en la década de 2000. Incluso entonces, los científicos tuvieron que escribir llamamientos a los políticos para que asignaran fondos para el observatorio. Y aquí la geografía jugó en contra de la ciencia: si estuviera en el territorio continental de los Estados Unidos, su importancia cultural y educativa ayudaría. Y así, toda su fama desarrolló la industria turística de Puerto Rico, y tuvo que pagar su trabajo con el presupuesto estadounidense. Así que los funcionarios estadounidenses aprovecharon todas las oportunidades para recortar el presupuesto, mientras que los funcionarios puertorriqueños estaban escasos de fondos. La NASA también hizo alguna contribución, y en total fue posible reclutar a ambos para trabajar y mantener el telescopio.

Entonces el equipo empezó a fallar.
En 2008, la isla fue sacudida por un terremoto de 6 y pico y uno de los cables de soporte que sostenían la plataforma comenzó a desmoronarse en Arecibo. Rápidamente lo arreglaron con un “neumático” de acero.
En 2017, el huracán María azotó a Puerto Rico y arrancó dos tercios del pasador de la antigua alimentación de la “antena de TV”. Cayó sobre el “plato” y eliminó varios segmentos.
En 2018, el telescopio perdió su título como el más grande cuando China completó la construcción del FAST de 500 metros.
Finalmente, en agosto de 2020, sin motivo aparente, uno de los cables auxiliares de la plataforma de Arecibo saltó de su montura, perforó un agujero de 30 metros en el espejo principal y dañó levemente el Domo Gregoriano.

Tan pronto como los científicos pudieron evaluar el daño, y con la pena a la mitad de los fondos para las reparaciones, se rompió el segundo cable. Y este daño resultó ser mucho más grave que el primero. El punto ya no es el tamaño del agujero en el espejo principal, sino el hecho de que era uno de los seis cables sobre los que colgaba toda la “placa” sobre el hueco. Los cables restantes crujieron y también comenzaron a perder pequeños hilos. Además, resultó que el cable principal estalló en un clima tranquilo, bajo la influencia del 60% de la carga máxima permitida. Aquellos. si esto no es un matrimonio de un cable en particular, sino una propiedad común de todos ellos, entonces el resto puede romperse de la misma manera, en cualquier momento y con el golpe del ala de un colibrí.

En tales condiciones, el trabajo de emergencia está plagado de víctimas humanas, que hasta ahora se han evitado. No es que no haya suficientes instaladores suicidas en Puerto Rico dispuestos a correr el riesgo por el triple de la paga. Es solo que la situación actual es una excusa conveniente para que los funcionarios pongan una cruz final en el telescopio.