Óptica adaptativa

~ OPTICA ADAPTATIVA u ando mi amo s po un el escopio el cielo no c- u no , ya sea po el me- jo de l os ob se a o- io s o po un e a c o de 10000 p a s, no e- m os exac amen e lo que nos o e- ce el espacio, no ap ec iam os l as ca ac e í s i cas exac as de cada uno de los as os a es udi o, sino una im age n de o m ada po las u bul en cias de la a m ós e a e- e s e. Lo s ca mbi os de e mp e a u- a, la hum eda d, el lujo de a po de ag ua, la co n a min ac ión, las e lexione s y e acc ion es p od u- cidas po las dis in as ca pas a - m os é i cas a di e en es long i u- d es de onda, és os y mucho s más so n los ac o es qu e han aído de cabeza a l os as óno mo s d es de h ace mucho ie mp o, ac o es qu e h as a no h ace mucho no po dían sol e n a se de o a o ma más qu e lan za ndo un el esco pio al esp ac io ex e i o , so lución ex emadamen- e ca a, an o en su p oyec o como en su man enimien o . H ace un os 50 añ os que se co men zó a ca lib a la po sibili dad de p opo c iona algún si s e ma a l os el esco pios e es e s que sea capaz de an ul a la es pue s a ecuencial no de sea da de la a - m ós e a. Algún mé odo que se DIEGO POLO es eS ludi al1le de quinlO e n/a E. T.S.E . T.B . y p oyeclis ade/ Depa ame /JI o de Física Aplicada de la UPC • R AMAS DE ESTUDIANT ES DEL I EEE Diego Polo adap e a la c i cuns ancias y co- ija la dis o sión p o du cida ... y ue así como co men zó a de sa o- ll a se la óp i ca adap a i a. No cabe duda que la óp i ca es un a cie nc ia co n much os años de ex p e ie n cia, ha se ido pa a co eg i p obl e- ma s de isión del ojo hum an o, am- plia im áge n es a g and es y peq u e- o es é ico p oducido po un obje o ad ian e, de o m a que dis o siona la o ma lin ea l de la se ñal qu e ll ega a la Tie a. Al ll ega al es p ejo ca da uno de l os ayo s ll ega co n una a se di e en e , de o ma F en e de o nda. es enc o o Fnn e de o ..da dis onionado ña s di s a nc i as, ge ne a ju egos de len es ca p aces de c ea mil una po- s ibilid ade s en el mundo del es p ec- ác ul o, pe o el Imagen pe ec a p oblema es aba en qu e l os e n ó- men os a mos é i- cos ca mbian muy á pidam en e, y qu e es os ca mbio s enían qu e se de e c ado y co e- g ido s a un a e l oc idad muy al a. Te ní a que ge ne a se una óp i ca qu e se adap e a un p oble ma mu a n e , a un os ca mbi os al ea o i os , enía que in e iga se cuál e a exac amen e el e ec o p o- ducido p o la a mós e a ye n con- a un sis ema de ó p ica a dap a i a capaz de so lu ciona - lo. P asa on l os años y l os p o- g esos u e o n a m ás , se s upo que la a m ós e a d es asa l os di e en- es pun os de l en e de ondas Figu a 1 que p o du ce una ima ge n múl iple qu e, a o jo hum ano, se ca ac e i za po una pe qu eña mancha bo osa cuando debe í a ha be una ue n e pun ual. El es qu ema de la igu a I mue s a cl a ame n e el e ec o ex- plic a do y el p oblema a a a . Si se co n seg uí a qu e cada pa e del es p ejo oma a una incli- nación de e minada que co mp en- sa a el e ec o de des a se, la ima- ge n se ía pe ec a. Pe o pa a e ll o se enía que di idi la le n e en pe qu eñ os panel es, y ca da uno de 2] Figu a 2.-La óp ica adap a i a puede compensa la dis o sión de la luz emi ida po las es e- llas. P ime o concen a la luz en un elescopio en un haz es e- cho. Es e haz de ayos llega a un espejo de o mable y un segun- do espejo se enca ga de co egi el des ase p oducido po la a - mós e a. El haz de ayos llega a un senso de onda que puede medi el g ado de des ase de cada componen e, es a in o ma- ción di ige el mo imien o del espejo de o mable. Finalmen e, la imagen se gua da en una cáma a pa a pode se isualizada. ellos enía que mo e se bajo las o denes de un sis ema de con ol de al a elocidad y p ecisión que uese capaz de eacciona a iem- po bajo los cambios a mos é icos. El amaño de los paneles, la elocidad del sis ema de con ol, el p oceso de adap ación basado en una ealimen ación de da os que au ocon igu a a el p óximo mo imien o, la can idad mínima de luz que debe llega del espacio pa a que odo uncione con la no malidad ... son muchos los as- pec os a a a cuando se abaja en un diseño an complejo como és e. En la igu a 2 se mues a un sis ema comple o de óp ica adap a i a basado en espejos de o mables capaces de co egi el des ase no deseado. Los elescopios ienen de i- nido un pa áme o o como aquel diáme o máximo del espejo an- es de que la u bulencia aumen e el des ase de la onda p og esi a en un adián. Es e pa áme o pue- de llega a los 20 cm en luz isi- ble, y se á el que imponga el a- 22 maño de cada uno de los paneles con los que abaja emos indi i- dualmen e. El alo de o depende de la aíz cuad ada de la longi ud de onda, en es e caso suponemos luz isible, dado que es ahí donde es iba la mayo .. Sis eJa¡ de ápw "Wp a in paneles y, p opo cionalmen e, el núme o de ac uado es sob e cada panel, disminuye conside able- men e si lo compa amos con un sis ema en luz isible. En el espec o isible nece- si amos una es ella de magni ud 10 pa a pode en- pa e del p oblema de dis o sión de imagen. En in a ojos el p o- blema es más sen- cillo de esol e , dado que o aumen- a con y el b illo eque ido po una es ella guía dec e- ce ápidamen e con . Se en iende po es ella guía al ob- je o luminoso que en oca emos con el ... enía que in es iga se cuál e a exac amen e el e ec o p oducido po la a mós e a y oca , y aunque hay muchas es- ellas de es a magni ud en el cielo, no deja de se una limi a- ción en el es u- dio de de e mi- nados obje os. Es así como se ba- ajó la posibili- dad de c ea es- ellas guía des- de la ie a g a- encon a un sis ema de óp ica adap a i a capaz de soluciona lo. espejo pa a ene una e e encia de luminosidad, nues o obje o de es udio debe es a a muy poca dis ancia de es a es ella pa a que podamos analiza lo. En in a o- jo, o llega a alo es de medio me o, con lo que el núme o de cias a e ec os p oducidos po un ayo láse en las pa ículas de la a mós e a. La discusión llegó a un buen é mino, y se comp obó que, u i- lizando un haz de ayos láse , se podía ilumina la pa e del cielo que nos in e esa a y u iliza lo BURAN N°8 DICIEMBRE 1996 como e e encia en nues o ele- scopio. De es a o ma, pasando po los in en os de usa un c is al de óxido de silicio y bismu o capaz de ajus a la ase de la luz que pasa a a és de él median e un ol aje aplicado, p opues a alli- da debido a la insu icien e can i- dad de luz emi ida po el c is al, o u iliza un espejo lexible he- cho de una plancha aluminizada que e lec a a la luz, pe o que no se lle o a cabo debido a la ines a- bilidad del sis ema, se op ó po mon a un c is al muy ino sob e una pieza de ma e ial piezoeléc- ico ajus ado con elec o-dos. Es e úl imo mé odo e a capaz de p o ee al sis ema una ole ancia de 1/50 de mic a, ole ancia ne- cesa ia pa a el p oyec o lle ado a cabo. También el p oblema de me- di la dis o sión del en e de ondas ue solucionado con el di- seño de una écnica que dismi- nuía el iempo de espues a dis- ponible en los sis emas de esa época (sob e 1970 se disponía de ci cui os cuya espues a ci cula- ba sob e la cen ésima de segun- do). El a ance en los in e e óme os pe mi ió dispo- ne de 10.000 medidas de en es de onda po segundo. Po úl imo se a aba de en- con a un mé odo ápido pa a sin e iza las medi- das indi iduales de los en es de onda algunos de los g andes obse a- ada a la simulación o la in es i- o ios. Es el caso del obse a o io gación en busca de mejo as del Keck, en Hawai, en cuyo diseño ha pa icipado el p o eso Josep Ma ia Fue es i A mengol, de la acul ad de in o má- sis ema. Ac ualmen e, En ique Ga cía Be o, p o eso de as o- nomía del depa a- ica de la UPC, en- ca gado del sis ema de con ol. El a ance en los men o de ísica apli- cada en la UPC, di- ige mi p oyec o, abajando sob e in- o mación acumula- da y en espe a de ob ene más da os sob e la cons uc- ción de sis emas ya ealizados. Ac ualmen e se iene en p oyec o la cons ucción de un g an adio elescopio en las Islas Cana ias capaz de u iliza los a ances más mode - nos en óp ica adap a i a, así como sis emas compu e izados ca- in e~e ó ,ne os pe ,ni ió dispone de 10.000 ,nedidas de en es de onda po segundo. Pa a aquellos que quie an más in- o mación sob e óp- ica adap a i a, pue- den di igi se a las paces de do a g an elocidad de p oceso y p ecisión a los paneles. La in o mación sob e és os sis emas es ealmen e amplia, dado que se a a de un ema con medio siglo de con inua a ención. Si a és o añadimos el ob io in e- és mili a del ema, esul a un campo de ápida e olución, dado que se ha dispues o de p esupues- o pa a la in es igación. El ecopila es a in o ma- ción y o dena la c onológicamen e, así como p o- undiza en los aspec os más ísi- cos y ma emá i- cos, equie e e e encias que añado al inal del a ículo así como a la di ección de in e ne : h p:// www2.keck.hawaii.edu :36361 , donde hay una se ie de páginas, aún en p epa ación, con in o ma- ción ace ca del obse a o io Keck ya mencionado. Bibliog a ía LAIRDS A. THOMPSON. Adap i a Op ics in As onomy. Physics Today. Decembe 1994. de cada zona en un único mapa donde se pudie a es udia un onda con inua sob e la ape u a óp ica o al. La ecnología analógica se impu- so sob e la digi al, y se implan a on unos ac uado es bajo cada espejo de o mable, gene ando una ed de co ien es p o- po cional a -la onda. Si se conseguía que cada pa e del espejo o ,na a una inclinación de e ,ninada que co ,npensa a el e ec o de des ase, la iempo y pacien- cia. Y es esa la p ime a pa e del p oyec o que es- oy ealizando. Ci culando en e las páginas de in e ne , así como es udiando los a ículos pu- blicados desde 1950 has a aho a elacionados con JOHN W. HARDLY. Adap i e Op ics.Scien i ic Ame ican. June 1994. Pa a más in o mación se pueden consul a los siguien es e-mails: [email p o ec ed] [email p o ec ed] i ,nagen se ía pe~ec a medida. Todo es e es udio ue a an- zando a g an elocidad en los úl imos 25 años, y se ins aló en RAMAS DE ESTUDIANTES DEL IEEE el ema, es mi p incipal ocupa- ClOn, a ea que se á suplan ada po o a de ma iz más ma emá i- co. Ya sea la p og amación o ien- [email p o ec ed] [email p o ec ed] [email p o ec ed] [email p o ec ed] 23