Automatización de un Radiómetro para Medir la Opacidad Atmosférica a 115 GHZ

Abstract

Desde 1983 la Universidad de Chile, en colaboración con la Universidad de Harvard, opera en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo – La Serena, Chile – un radiotelescopio a 115 [GHz]. Este receptor, conocido como 1,2m Southern Millimeter-Wave Telescope (SMWT), sirvió para efectuar múltiplesinvestigaciones científicas, como por ejemplo, estudiar la distribución y propiedades físicas de las nubes moleculares en la Vía Láctea austral. En la actualidad, este radiotelescopio es parte importante del área de instrumentación astronómica, creada recientemente a través de una colaboración entre los departamentos de Ingeniería Eléctrica y Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

En el año 2004, se decidió desmontar el receptor del radiotelescopio y trasladarlo al Observatorio Astronómico Nacional en Cerro Calán para efectuar algunas modificaciones, apuntando principalmente a la modernización y búsqueda de mayor eficiencia del mismo. Se destacan los siguientes avances ya ejecutados:

Incorporación de un nuevo oscilador de tipo Gunn en reemplazo del oscilador local original de tipo Klystron, ampliando la banda de frecuencia en que se puede medir y haciendo más simple la operación del receptor.

Incorporación de un amplificador HEMT en la primera etapa de recepción. Con esto se disminuye la temperatura de ruido del instrumento, aumentando su sensibilidad.

Se discutió la inclusión de un método capaz de solucionar el problema de la banda imagen. Además, se propuso un cambio de HEMT dentro del termo, aprovechando el estudio anterior.

El objetivo principal de esta memoria consiste en utilizar este receptor, ya mejorado, como radiómetro para medir la opacidad atmosférica. Se busca determinar si las condiciones de observación a 115 [GHz] en Cerro Calán ameritan el traslado del radiotelescopio desde Cerro Tololo a este lugar. Básicamente la memoria considera las siguientes etapas:

Diseño e implementación de la automatización del sistema de medición

Realización de las mediciones en Cerro Calán

Interpretación de las mediciones y determinación de la opacidad atmosférica

En el caso de la opacidad atmosférica, las expectativas que se tenían para la zona de Cerro Calán eran bajas, por no ser un lugar óptimo en términos de altura y humedad. Sin embargo, se registraron niveles de transmisión mayores a los esperados, permitiendo pronosticar futuras observaciones astronómicas exitosas.

En el ámbito computacional, se logró desarrollar un software de medición automático, capaz de calibrar el movimiento del espejo de medición, medir la temperatura de ruido, medir la opacidad del cielo en diferentes ángulos, calcular parámetros de interés y registrar los datos de forma ordenada.

Finalmente, cabe destacar que este proyecto tendrá un gran impacto no sólo en astronomía, sino también en el área de instrumentación astronómica, sumado lógicamente al aporte en la docencia que esto conlleva.