viernes, 22 de junio de 2007

Telescopios, Espejos líquidos y Paraboloides.

Los espejos de los telescopios reflectores tienen una superficie que es aproximadamente un paraboloide de revolución. Durante el proceso de fabricación, se aproxima primero a la forma de una esfera, y después se va acercando al paraboloide. De hecho, lo que se mide cuando se mide la calidad de un espejo astronómico es el grado de separación en longitudes de onda medias de la superficie respecto al paraboloide de revolución.
¿Por qué esa forma? Es sencillo, el espejo recoge la luz que llega sobre su superficie y la concentra en un punto. Por eso permite ver objetos no visibles a simple vista. Si se usase una esfera, los haces de luz paralelas al eje no se concentrarían en un punto (se concentrarían en un parabolide). Se produce lo que se conoce como aberración esférica.
Si la superficie forma un paraboloide, se puede conseguir que la luz se junte en uno de los focos.


¿Para qué os cuento ésto?. Porque resulta que una forma sencilla de hacer un espejo con forma de paraboloide de revolución casi perfecta, es poner un líquido en un plato giratorio y hacerlo girar a velocidad angular constante. De esta forma se puede hacer grandes espejos a relativamente poco precio.

En cada punto de la superficie del líquido actúan varias fuerzas: gravedad, centrífuga (aquí es útil usar este formalismo). La resultante hace que forme una parábola (en sección). Si giramos esa parábola sobre el ejec, ya que hay simetría, sale el paraboloide de revolución.


Ésta forma depende de la velocidad angular. Para una descripción más completa con las ecuaciones, visitad éste sitio.

En éste tipo de espejos tenemos otros problemas. Por ejemplo, en los espejos tradicionales, se recubre el vidrio con una capa de aluminio (depositada al vacío) para que refleje la mayor cantidad de luz posible. Al hacer girar un líquido, esto no se puede hacer. Tenemos que buscar líquidos que reflejen mucha luz. Por ejemplo, mercurio. Otro problema es que un espejo normal se puede orientar a dónde queramos, sin embargo el líquido debe estar siempre horizontal (si no, se cae). Ésto se soluciona moviendo el espejo secundario. Aún así está bastante limitado.
Sin embargo existen telescopios con espejos líquidos y funcionan:


Ya lo describió Yakov Perelman en su libro Física Recreativa.

Ahora se quiere montar un espejo en la luna. Se ha encontrado un líquido que no se evapora en la superficie lunar, y , teniendo en cuenta que allí no hay movimientos, no hay atmósfera, etc. puede llegar a ser un telescopio interesante.
Parece también que quieren depositar un capa de líquido muy reflectante sobre otro líquido, intentando imitar la capa de recubrimiento de los vidrios terrestres. La idea es del Centro de Óptica Adaptativa de Arizona.