Investigamos todo lo relacionado a los telescopios, desde la primera vez de su invención hasta la actualidad, así como la manera más fácil y económica de obtener uno, esto con la finalidad de despertar el interés en el universo de más niños y personas en general.
Existe poco conocimiento sobre los telescopios, su funcionamiento y utilidad y cuando una persona desea adquirir uno, los costos son elevados, ocasionando que pocas personas puedan tener acceso a uno.
¿Qué es un telescopio?
Un telescopio es un instrumento óptico desarrollado con el fin de observar objetos lejanos, a través del manejo de la luz y de sus propiedades. Es una herramienta fundamental para el estudio de la Astronomía, y uno de los que más profundamente revolucionó la concepción del universo que tiene el ser humano.
Componentes de los telescopios.
Los telescopios pueden tener diversos tamaños, desde pequeños para uso personal hasta enormes instalaciones en los observatorios internacionales. En todos los casos sus características más importantes son:
Diseños.
Los telescopios pueden dividirse en tres grandes grupos: refractores, que utilizan lentes; reflectores, que tienen un espejo cóncavo en lugar de la lente del objetivo, y catadióptricos, que poseen un espejo cóncavo y una lente correctora que sostiene además un espejo secundario
En todos los casos el objetivo (ya sea lente o espejo) concentrará la luz capturada en el plano focal del instrumento, lugar donde se ubican los oculares (piezas ópticas intercambiables que tienen como función proveer de aumento al telescopio).
A diferencia de una lente, un espejo puede ser más delgado. Un espejo más grande no tiene que ser más grueso. Cuando la luz es reflejada en el espejo, se concentra en un punto, así que el espejo sólo tiene que tener la forma curva correcta.
Es mucho más fácil hacer un espejo grande, casi perfecto, que una lente grande casi perfecta. Además, como los espejos son de un sólo lado, son más fáciles de limpiar y pulir que las lentes.
Pero los espejos también tienen sus propios problemas. ¿Alguna vez has visto a través de una cuchara y has notado que el reflejo está al revés? El espejo curvo en un telescopio es como una cuchara: Voltea la imagen. Por suerte, la solución es simple. Sólo usamos otro espejo para darle la vuelta.
Partes del telescopio.
Aunque la composición exacta de un telescopio puede variar enormemente, sus elementos comunes suelen ser:
Un telescopio es un instrumento óptico que permite capturar luz (radiación electromagnética) de forma tal que sea posible observar objetos que son de muy bajo brillo y/o que se encuentran a grandes distancias. El poder de capturar luz dependerá del diámetro del objetivo del telescopio (la apertura). A mayor apertura, mayor será la cantidad de luz que ingrese al instrumento, lo que permitirá observar objetos de brillo más débil y detalles más finos.
Inicios.
La invención del telescopio marcó un antes y un después en la evolución de la astronomía y la ciencia en general. Se cree que el primer telescopio fue creado por el fabricante de lentes Hans Lippershey en Holanda, durante los primeros años del siglo XVII. Según una de las historias asociadas al descubrimiento, los hijos de Lippershey jugaban con un par de lentes en su taller cuando notaron que, con cierta combinación de ellas, el tamaño de los objetos lejanos se ampliaba. Lippershey observó ese fenómeno y ofreció el invento en secreto a la corona de su país, dado su indiscutible valor estratégico.
En las demostraciones que siguieron se hallaba un amigo de Galileo Galilei, que a su regreso a Italia le comunicó con gran entusiasmo lo que había visto en ellas. Esto sucedió en noviembre de 1609, y Galileo, sin perder un momento y habiendo imaginado cómo se podría lograr el mismo efecto, comenzó a experimentar con las lentes de un amigo suyo, fabricante de anteojos. Así logró, en pocos días, reproducir el fenómeno de la amplificación de objetos lejanos, pensando de inmediato en su aplicación al estudio del firmamento.
Para montar las lentes de su primer instrumento, Galileo empleó un viejo tubo de órgano, y en la noche del 6 de enero de 1610 estrenó su telescopio al apuntarlo a la Luna, las estrellas y el planeta Júpiter, que podía verse al anochecer. Además de ser el primer hombre en ver los cráteres de la Luna, y cientos de estrellas de escasa magnitud jamás vistas antes, su descubrimiento más importante fue el de los satélites de Júpiter, cuya observación durante varios días ratificó la teoría heliocéntrica de Copérnico (Teoría astronómica que explica los fenómenos y los movimientos de los cuerpos celestes tomando al Sol como centro del sistema) y le hizo escribir su famoso tratado “Sidereus Nuncius”
Galileo construyó varias docenas de telescopios similares, fabricados con una lente objetivo convexa, de unos tres centímetros de diámetro, y otra lente cóncava y más pequeña, llamada ocular por ser la más cercana al ojo del observador, es decir, telescopio refractor.
Posteriormente, el alemán Johannes Kepler mejoró el instrumento de Galileo utilizando como ocular una lente convexa, lo que aumentaba considerablemente el campo del telescopio, aunque invertía la imagen aumentada. Debe aclararse que la mejora introducida por Kepler era relativa, ya que, aunque proporcionaba un campo mayor, provocaba en la imagen resultante una mayor aberración esférica respecto al diseño de Galileo, que en cierta forma compensaba ese efecto.
El holandés Christiaan Huygens, a mediados del siglo XVII, trató de combatir la aberración esférica alargando la distancia focal de sus objetivos, con lo que lograba además un aumento de la imagen proporcionalmente mayor; gracias a ello pudo constatar que Saturno, descrito anteriormente por Galileo, no era tal, sino que en realidad estaba circundado por un brillante anillo. En 1655, Huygens también descubrió a Titán, el primer satélite conocido de Saturno.
Años después el inglés Isaac Newton, que creía que la aberración esférica no podría corregirse nunca, ideó otro tipo de telescopio, el reflector, a base de espejos. El razonamiento de Newton era simple y brillante: si la luz no atravesaba ninguna lente, la aberración esférica dejaría de ser un problema. Su telescopio le valió el ingreso a la Academia de Ciencias de Inglaterra.
Simultáneamente con Newton, el escocés James Gregory ideaba otro sistema similar conocidos actualmente como catadióptricos, pero al no haber espejos con superficies curvas en esa época se pudieron construir hasta fines del siglo XIX. La variante más popular en la actualidad es la Schmidt-Cassegrain, denominada así ya que en 1930 el astrónomo estonio Bernard Schmidt agregó al diseño del francés una lente con la que logró corregir la aberración propia de ese tipo de telescopios.
La siguiente gran mejora la logró el francés León Foucault, quien fabricó sus espejos con vidrio en lugar de metal de campana como Newton, e inventó un procedimiento químico para platearlos. De ese modo, los telescopios reflectores se volvieron prácticos y se inició una competencia contra los refractores, construyéndose instrumentos cada vez más grandes de los dos tipos. El refractor más grande terminó siendo el de Yerkes, construído a fines del siglo XIX en Estados Unidos, con poco más de un metro de diámetro.
Ya en el siglo XX, y ante la imposibilidad física de construir telescopios refractores más grandes por el elevado peso de sus lentes, los reflectores terminaron ganando la batalla. Entre los más importantes están el observatorio de Monte Wilson de 2,5 metros de diámetro, con el que Edwin Hubble descubrió la expansión del universo y más tarde el de Monte Palomar, de 5 metros de diámetro, que fue el mayor del mundo hasta 1970.
En la actualidad:
En los últimos años se han construido telescopios de hasta 8,4 metros de diámetro con espejos monolíticos, y de hasta 10 metros de diámetro con espejos segmentados, como los dos telescopios Keck instalados en Mauna Kea, Hawaii. En estos telescopios, los espejos primarios están soportados por actuadores controlados por computadoras, con lo cual puede ajustarse la curvatura de los mismos para un máximo poder de resolución y también para contrarrestar las aberraciones producidas por la turbulencia de las capas atmosféricas (sistemas adaptativos).
Gracias a ello y mediante el uso de detectores electrónicos CCD (Charge Coupled Devices, este es un circuito que contiene condensadores vinculados cargados que permiten que las cargas eléctricas pasen de un condensador a otro que se encuentre cerca. Esta tecnología se usa de formas muy diversas y se encuentran por lo general en muchos sensores y cámaras digitales para la captura de imágenes) se logran, con la ayuda de computadoras para procesar las imágenes, resultados inimaginables hasta hace apenas unas décadas.
En los modelos modernos incluye otras longitudes de onda, que no necesariamente son visibles para los humanos y que tienen funciones más específicas.
En la actualidad existen varios tipos de telescopios y dependiendo del uso que se le quiera dar, se tendrá que elegir entre un telescopio astronómico o un telescopio telescópico. Pero también existen otros tipos de telescopios más modernos y especializados como los siguientes:
El telescopio en el espacio.
El 7 de diciembre de 1968 fue lanzado con éxito el primer telescopio espacial: el OAO-2. El OAO -siglas de Observatorio Astronómico Orbital- era un satélite estadounidense de dos toneladas que fue bautizado como Stargazer una vez en el espacio. Estrictamente hablando, el OAO contaba con varios telescopios distintos, aunque el instrumento estrella estaba formado por cuatro telescopios de 30,48 centímetros de diámetro, cada uno de ellos conectados a una cámara de televisión especial (Uvicon) para poder estudiar el espectro ultravioleta, una de las regiones prohibidas para la astronomía terrestre.
Por primera vez la Humanidad conseguía levantar el velo de la atmósfera y ante nosotros se nos presentaba un Universo como nunca antes nadie, literalmente, lo había visto. Desgraciadamente, la resolución del OAO no permitía obtener imágenes espectaculares, pero sí nos enseñó que el cielo en ultravioleta era muy diferente del que se podía ver desde la Tierra.
El segundo telescopio en el espacio le corresponde al Orión-1, lanzado por la URSS el 19 de abril de 1971 a bordo de la primera estación espacial de la historia, la Salyut 1. El Orión-1 era un pequeño reflector de 28 cm de diámetro y 140 cm de focal de tipo Mersenne, es muy parecido a los telescopios de aficionado Schmidt-Cassegrain que podemos encontrar en la actualidad. Al igual que el OAO-2, el Orión-1 estaba diseñado para estudiar el ultravioleta y de este modo sacar partido a su privilegiada situación.
La característica que hizo único al Orión-1 es que se trató del primer telescopio en ser controlado por un humano en el espacio. La tripulación de la Soyuz 10 debía haber sido la primera en trabajar con este telescopio, pero no logró acoplarse completamente con la estación y hubo de regresar a la Tierra con las manos vacías. Poco después, los cosmonautas de la Soyuz 11 Georgi Dobrovolsky, Víktor Patsáyev y Vladislav Vólkov lograron acoplarse a la Salyut y se convirtieron así en los primeros habitantes de una estación espacial. Sería Patsáyev el primero en manejar el Orión-1 dentro de la estación, por lo que fue el primer “astrónomo espacial”.
Pese a que batió el récord de permanencia en el espacio, la tripulación de la Soyuz 11 murió durante su regreso a la Tierra debido a una despresurización causada por un fallo en una de las válvulas de la cápsula. En los años siguientes se siguieron lanzando telescopios espaciales para observar distintas regiones del espectro, aunque no sería hasta 1990 cuando, tras múltiples retrasos, haría su aparición el Telescopio Espacial Hubble.
El Telescopio espacial Hubble (Hubble Space Telescope en inglés, HST en siglas) está situado en los bordes exteriores de la atmósfera, en una órbita circular alrededor de la Tierra a 593 kilómetros sobre el nivel del mar, que tarda en recorrer entre 96 y 97 minutos.
Hubble fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 como un proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea (ESA). El telescopio puede obtener resoluciones ópticas mayores de 0,1 segundo de arco. Tiene un peso total en torno a los 11.000 kilos. Es de forma cilíndrica, con una longitud de 13,2 m y un diámetro máximo de 4,2 metros. Es reflector y dispone de dos espejos, teniendo el principal 2,4 metros de diámetro. Para la exploración del cielo incorpora varios espectrómetros y tres cámaras, una de campo estrecho para fotografiar zonas pequeñas del espacio (de brillo débil por su lejanía), otra de campo ancho para obtener imágenes de planetas y una tercera infrarroja.
Mediante dos paneles solares genera electricidad con la que alimenta las cámaras, los cuatro motores empleados para orientar y estabilizar el telescopio, y los equipos de refrigeración de la cámara infrarroja y el espectrómetro, que trabajan a -180 ºC.
Desde su lanzamiento, el HST ha recibido cuatro misiones de servicio, siendo la tercera dividida en dos partes, con las cuales ha mejorado sus funciones y reparado equipo dañado. Estas misiones de servicio han logrado prolongar su vida útil más allá de lo esperado, y a cambio, el telescopio espacial nos ha regalado imágenes sorprendentes del universo que serían imposibles de obtener desde tierra y les ha brindado a los científicos la oportunidad de estudiar nuestro universo.
Con esta investigación daremos a conocer un poco más sobre los telescopios y su funcionamiento, para que así, las personas se interesen más en conocer y ver más allá de nuestro planeta.
Siempre me ha gustado observar la luna y cuando conocí este instrumento que me permite verla mucho mejor y no solo eso, también me permite ver algunos planetas y estrellas, decidí investigar más.
Si damos a conocer una manera de hacer nuestro propio telescopio, más personas podrán tener acceso a uno y así interesarse en mirar lo que hay en el espacio.
Investigamos en diversas revistas impresas y digítales, también acudimos al evento “Noche de las estrellas” en donde visitamos estands de la Academia Mexicana de Ciencias, el Instituto Nacional de Astrofísica, Instituto de Astronomía e la UNAM, etc, en los cuales aprendimos sobre el tema y lo mejor fue que nos prestaron telescopios para poder mirar la luna
Otro método que utilizamos fue el de hacer nuestro propio telescopio. El costo aproximado de un telescopio es de $1,000.00, es por ello que decidimos realizar uno casero. El telescopio que fabricamos es similar al que realizó Galileo Galilei hace más de 400 años y con elementos muy sencillos.
Lo que necesitamos es:
La lupa pequeña es la que utilizaremos como lente principal y la lupa pequeña la utilizaremos como ocular, donde podremos ver la imagen.
El procedimiento es el siguiente:
Lo primero que tenemos que hacer es calcular la distancia focal de la lupa. Esto lo haremos con la ayuda de un cartón y una lámpara (disminuyendo la luz del espacio en el que nos encontramos), ponemos primero la de un costado la lámpara y del otro el cartón, en medio pondremos la lupa y cuando el reflejo de la luz que esté en el cartón esté enfocado, esa será nuestra distancia focal. El tamaño de ambos tubos debe ser igual o un poco mayor a la distancia focal.
El segundo paso es separar las lupas de sus marcos, podemos hacerlo con ayuda de unas tijeras o cutter.
El tercer paso es hacer que uno de los tubos vaya dentro del otro para que haya fricción.
En el último paso pegamos las lupas en cada uno de los tubos y ¡eso es todo!
Al momento de realizar el telescopio casero, pudimos observar un poco las estrellas porque no estuvo despejado el cielo, pero logramos que algunos amigos y familiares pudieran interesarse más en conocer el espacio y en los telescopios.
Es importante buscar alternativas fáciles y económicas para hacer instrumentos científicos como el telescopio y así acercar a más personas a la ciencia.
