Máxima precisión para una nueva mirada al universo

El observatorio Alma, en el desierto de Atacama al norte de Chile, es el radiotelescopio más potente, y el observatorio terrestre más complejo del mundo. Con el Alma, abreviación de ‘Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array’, los astrónomos tienen como objetivo investigar galaxias remotas y buscar los componentes básicos de sistemas solares y planetas habitables. La construcción del observatorio aún no ha finalizado, y las primeras imágenes, de una precisión inesperada, han causado ya furor a nivel mundial.

Hasta la fecha se han erigido sobre la desértica meseta a 5.000 metros de altura aproximadamente un tercio del total de 66 radio-antenas previstas. Alma no utiliza una única antena para observar el cosmos, sino diversos receptores posicionados de forma precisa e interconectados entre sí para formar un único telescopio. El Alma-Correlator, uno de los supercomputadores especializados más rápido del mundo, procesa los datos de las imágenes de las antenas para producir una imagen global.

Sistemas angulares de medida

Se denomina típicamente sistema angular de medida a aparatos de medida con una precisión mejor de ±5 segundos angulares y con más de 10.000 líneas. Estos sistemas angulares de medida se emplean en aplicaciones que requieren una medición altamente precisa de ángulos en el rango de pocos segundos angulares, como por ejemplo en mesas rotativas y cabezales basculantes de máquinas herramienta, ejes C de tornos, y también en dispositivos de medición y en telescopios.

El acoplamiento de las antenas para producir un gigantesco telescopio permite a Alma capturar imágenes de cuerpos celestes que se encuentran a varios millones de años luz de distancia. Para ello es determinante el posicionamiento preciso de las antenas que pesan varias toneladas. La más mínima imprecisión falsea el resultado y conduce a imágenes no nítidas.

Para las 25 antenas europeas, los responsables se decidieron por sistemas angulares de medida de Heindenhain. Esta compañía de Traunreut, en la Alta Baviera (Alemania), desarrolla y produce sistemas angulares de medida desde hace casi 60 años, y es por ello pionera en este campo. Su extraordinaria precisión de medición y su elevada estabilidad a largo plazo garantizan en Alma la precisión requerida para el alineamiento de las antenas.

El punto fuerte especial de los sistemas angulares de medida de Heindenhain reside en su excelente precisión dentro de un periodo de señal. Estos sistemas trabajan sin contacto, estando por ello especialmente indicados para su empleo en aparatos de precisión.

Para la alineación exacta del ángulo horizontal (azimut) las antenas europeas del Alma utilizan el nuevo sistema angular incremental de medida ERA 7480C con 247.800 líneas sobre la regla y un diámetro de 3155 milímetros. El ERA 7480C fue confeccionado específicamente para su uso en el Alma, y la longitud de la cinta fue adaptada de forma precisa al diámetro requerido. La precisión alcanzable fue simulada con antelación como parte del desarrollo del proyecto. Los sistemas angulares de medida de la gama ERA 7000 se componen del cabezal captador y una cinta de acero de un tramo como soporte de la graduación.

El ángulo vertical (elevación) lo ajustan los investigadores en Chile con ayuda del sistema angular de medida Heindenhain ERA 4282C. El especialmente preciso sistema angular de medida de la gama ERA 4000 con tambor de graduación de acero tiene 32.786 líneas de graduación y un diámetro de 209 milímetros.

Las electrónicas de interfaz de Heindenhain adaptan las señales de los sistemas de medida a la interfaz de la electrónica subsiguiente. La nueva caja externa de interfaz EIB 749 interpola y compensa las señales de salida de los cabezales captadores. Los valores de posición son emitidos a través de Ethernet al ordenador de control de la antena.

Principio de medición

Los sistemas angulares de medida Heindenhain utilizan soportes de medición a base de estructuras regulares llamadas graduaciones. Como material de soporte para estas graduaciones se emplean substratos de cristal o de acero.

En el método de medición incremental, utilizado también en el telescopio espacial Alma, la graduación se compone de una estructura reticular regular. La información de la posición se obtiene contando los incrementos individuales (pasos de medición) a partir de un punto cero situado a voluntad. Dado que para la determinación de posiciones se requiere una referencia absoluta, el soporte de medición dispone de una segunda pista con las llamadas marcas de referencia codificadas en distancia. La posición absoluta de la regla, establecida mediante las marcas de referencia, está asignada exactamente a un paso de medición.