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Cómo convertir una antena parabólica en un radiotelescopio
Si se encuentra con una vieja antena de comunicación por satélite de 30 metros, ¿qué debe hacer con ella? Una opción es convertirlo en un radiotelescopio, que es exactamente lo que han hecho los astrónomos de la Universidad Tecnológica de Auckland en Nueva Zelanda con un viejo plato en los confines más septentrionales del país.
Entonces, ¿qué tiene que hacer exactamente para convertir una antena de comunicaciones en un radiotelescopio? Hoy, Lewis Woodburn de la Universidad Tecnológica de Auckland y algunos amigos, responden a esta pregunta detallando el proceso por el que han pasado para realizar la conversión.
El antiguo plato de comunicaciones por satélite en cuestión se construyó en 1984 para la oficina de correos de Nueva Zelanda y se transfirió a Telecom New Zealand en 1987. En 2010, el plato se había quedado obsoleto y la empresa detuvo el mantenimiento con la intención de demolerlo. Fue entonces cuando intervino la Universidad Tecnológica de Auckland.
Lo que heredaron fue muy diferente de un radiotelescopio de última generación. El plato se encuentra cerca de un municipio remoto en el extremo norte de la Isla Norte de Nueva Zelanda. Al estar a solo cinco kilómetros del mar, la corrosión por sal era un problema importante, particularmente dada la falta de mantenimiento reciente.
Entonces, la primera tarea del equipo fue limpiar el servicio de platos y reemplazar los pernos y el equipo oxidados. En particular, los motores que mueven el plato se habían oxidado y en cualquier caso eran viejos e ineficientes.
Es más, el mecanismo de orientación del plato permitió que el plato viajara solo ± 170 ° en comparación con los ± 270 ° requeridos para la radioastronomía. Así que los cables de alimentación y la cadena de metal que hacían toda esta dirección también tuvieron que ser reemplazados por los más largos para permitir este movimiento adicional. El plato también requirió nuevos circuitos de parada de emergencia para evitar que el plato se mueva más allá de sus límites mecánicos.
A continuación, el equipo examinó el sistema de control del plato. Originalmente, la antena tenía un par de grandes motores de inducción para girar y un conjunto de pequeños servomotores de CC con engranajes adicionales para rastrear los pequeños movimientos diarios de los satélites geoestacionarios. El equipo reemplazó ambos juegos de motores con un solo juego de servomotores de CC con codificadores de eje óptico que funcionan tanto para giro como para seguimiento.
Uno de los desafíos a los que se enfrentaron fue diseñar un sistema de control sin un conocimiento detallado de las características mecánicas de la antena, como su rigidez, inercia, cargas de viento, etc. Sin embargo, las pruebas de puesta en servicio demostraron que el sistema es estable con una precisión de servo de mejor que un milidegrado en condiciones de viento suave, dicen Woodburn y compañía. Y dicen que hay margen suficiente para mejorar el rendimiento durante las rachas, si es necesario.
El equipo también utilizó un escáner láser para mapear la forma de la superficie del reflector. Cualquier deformación grave podría tener una influencia significativa en la precisión del instrumento. La forma es generalmente satisfactoria. Sin embargo, el resultado del procesamiento de datos reveló una deformación gravitacional notable de la antena, dicen Woodburn y compañía. Dicen que esto es el resultado de la elevación vertical requerida para hacer el mapeo que coloca el plato en un ángulo de solo seis grados.
Conocer la forma exacta debería permitir a los astrónomos tener en cuenta cualquier deformación gravitacional. Sin embargo, esto requiere que averigüen cómo cambia la deformación con la elevación del plato, algo en lo que el equipo está trabajando actualmente.
Finalmente, equiparon el plato con los instrumentos necesarios para detectar ondas de radio desde el espacio. El plato tiene una guía de ondas que envía la señal al edificio debajo del telescopio. En esta área se encuentra un nuevo receptor diseñado para coincidir con uno en el radiotelescopio en Jodrell Bank en el Reino Unido, junto con varios otros bits y piezas, como un sistema de grabación y una red mejorada para transmitir datos y comunicarse con otros radiotelescopios cuando este plato opera como parte de una matriz.
Es un nuevo y útil equipo que debería tener un impacto significativo en el tipo de radioastronomía que se puede realizar en Nueva Zelanda. El equipo prevé que el plato funcionará como un instrumento independiente y también con otros platos como parte de un interferómetro de radio, aunque todavía se requieren algunas mejoras. Esta antena de 30 m se suma significativamente a la capacidad de Nueva Zelanda en radioastronomía con una gran área de superficie y es un instrumento altamente sensible capaz de realizar un trabajo significativo con un solo plato, dicen Woodburn y compañía.
Por cierto, la antena parabólica de Nueva Zelanda no es de ninguna manera la única antena de comunicación por satélite convertida para radioastronomía. Se han convertido varios platos de tamaño similar en Australia, Japón y África.
¡Increíble lo que puedes hacer con un trozo de metal viejo programado para demolición!
Ref: arxiv.org/abs/1407.3346 : Conversión de la antena de telecomunicaciones de 30 m de Nueva Zelanda en un radiotelescopio