Alumnos acomodando la antena parabólica. mx.geocities.com/enp5_radioastronomia

En este texto narraremos la experiencia que nos llevó a construir una serie de antenas para interceptar ondas de radio provenientes del cosmos.

Parece increíble pero afortunadamente es cierto. Todo empezó en el ciclo 2003-2004, cuando en la clase hablábamos de nuevas fuentes de energía. Mis alumnos me preguntaron que por qué la energía solar no es tan competitiva como la energía de los hidrocarburos y las hidroeléctricas; les respondí que todavía es más caro convertir la luz del sol en corriente eléctrica que emplear otras fuentes de energía como el petróleo, y que por ello valdría la pena estudiar mejor a nuestra estrella. Enseguida los chicos se interesaron en saber cómo se puede estudiar el Sol desde la Tierra y les hablé de los radiotelescopios; su entusiasmo fue tal que preguntaron si podríamos construir uno. “¡Claro que sí!”, les respondí, y pusimos manos a la obra.

Con la ayuda del profesor Jesús Ortega pudimos estudiar más a fondo el tema. El profesor Juan Loera nos facilitó el libro Construcción de un radiotelescopio Yagi, y a partir de su lectura decidimos hacer el nuestro. Supimos que dicha labor podría ser muy atractiva para que los jóvenes se adentraran a la investigación en ciencias, y por otra parte reforzaría la importancia del trabajo en equipo.

Existen muchas fuentes celestes y terrestres que emiten ondas de radio. Por citar algunas están las explosiones estelares, las moléculas de la materia interestelar y las estaciones de radio y televisión.

En enero de 2004 terminamos de construir el primer radiotelescopio hecho en el bachillerato nacional, y empezamos a recibir señales cuyo origen desconocíamos; podía tratarse de ruido cósmico, de nuestro Sol o simplemente interferencia terrestre debido a la cantidad de ondas electromagnéticas que existen en nuestra gran ciudad. Cabe mencionar que las antenas de un radiotelescopio constan de varios elementos: una serie de alambres que interceptan las ondas de radio y un sitio donde se conducen llamado detector. Las ondas hacen que los electrones del receptor se conviertan en una corriente eléctrica que nos permite saber que una onda de radio pasó por nuestra antena. Posteriormente la corriente se amplifica, ya que suele ser muy débil y se analiza.

Otras antenas

Debido a que necesitábamos tener la certeza del origen de nuestra señal seguimos estudiando, trabajando y, sobre todo, investigando los telescopios de radio, hasta que un día llegamos a una página web de Radio Jove, de la nasa, una antena tipo dipolar que aparentemente podía detectar al Sol y a Júpiter. Vimos el precio, nos pareció accesible y entre los profesores del proyecto nos cooperamos y lo compramos.

Los alumnos empezaron a trabajar con esta nueva antena la parte electrónica –es decir, el proceso de amplificación y transformación de la señal en una imagen– con la asesoría de los profesores Daniel Vázquez y Víctor Ortega.

Instalamos la antena y empezamos a detectar los mismos ruidos que captamos con la antena Yagi, pero ¿qué era ese ruido? ¿Era del cosmos? ¿Era de nuestra estrella? ¿O era ruido electromagnético terrestre de las estaciones de radio de la xew? ¿Una protuberancia solar o simplemente un relámpago en algún lugar? Ahora, con la ayuda de las ciencias de la atmósfera, sabemos cuándo se trata de un simple relámpago.

En general, los astrónomos no escuchan las ondas de radio que provienen del cosmos sino que las interpretan con una serie de gráficas, lo cual es más sencillo de comprender y comparar con otras señales, tanto celestes como terrestres. Así como podemos recorrer el cuadrante de nuestra radio personal, los radio astrónomos pueden recorrer el cuadrante de radiación del cosmos para detectar diversas señales.

También escuchamos una señal importante que empezaba con cierto volumen y posteriormente aumentaba; recuerdo que llamé la atención a mis alumnos para que no estuvieran subiendo el volumen, y ellos replicaron: “Nosotros no somos, solito lo está haciendo”. Este comportamiento inusual nos hizo preguntarnos qué es lo que estaba pasando; no encontramos una respuesta inmediata, pero esa señal nos inquietaba (ver fig. 1).

Escuchemos a nuestros alumnos

Figura 1. Señal captada con la antena Yagi.

Algunos de mis estudiantes (generación 2004-2005) tuvieron la inquietud de preguntar: “¿Y las parabólicas?” Podrán pensar que aún no dominábamos la antena Yagi o la Radio Jove de la nasa, y ya pretendíamos involucrarnos en el manejo de otro tipo de antena como la parabólica, pero cuando hablo con mis alumnos sobre cualquier tema del programa de física, ellos se entusiasman y tienen la confianza de proponer y sugerir nuevos proyectos, por lo que considero que es importante respetar sus opiniones, sean cuales sean. Por ejemplo, en septiembre del año pasado, en el grupo 401 (generación 2006-2007), abordamos el tema de los sismos, y a pesar de que mis alumnos son muy jóvenes –o quizá debido a ello–, tienen preguntas y soluciones sumamente interesantes (¡debemos escucharlos, profesores!). Ellos propusieron una alternativa a las alarmas sísmicas por medio del celular (con un tono diferente al de la llamada o de mensaje) y decidieron buscar los apoyos necesarios en el Instituto de Geofísica de la unam.1

José de la Herrán, Stan Kurtz y Salvador Curiel

Pero, volvamos al tema. Las antenas parabólicas que vemos en algunas construcciones captan las ondas de radio y las envían a su detector. Los jóvenes insistieron: “Maestro, podemos conseguir las antenas de diferentes tamaños”. La propuesta fue salir a la calle a buscar una parabólica en buen estado, tocar puertas y solicitarla, aprovechando que las compañías sky y Cablevisión obtienen todas las señales vía satélite y que las antenas de 3, 5 y 6 m ya son obsoletas. Así fue como las conseguimos; además, los jóvenes también se hicieron de algunas antenas del tamaño que usan sky y Directv.

Ahora era necesario estudiar e investigar cómo podríamos trabajar con este tipo de antena, así que empezamos a ir a diferentes lugares para que nos orientaran.

Luego de muchos esfuerzos llegamos con el doctor José de la Herrán y le platicamos nuestra situación. Él empezó a asesorarnos y cuando le hizo falta tiempo, nos puso en contacto con el doctor Stan Kurtz, del Centro de Radioastronomía y Astrofísica de la unam, en Morelia: ¡al fin tuvimos contacto con dos personalidades que sí sabían a lo que nos estábamos enfrentando! Anteriormente, en un diplomado de astronomía, conocí al doctor Salvador Curiel y ahora, por fortuna, contamos con el invaluable apoyo de estos tres investigadores.

Contacto con la nasa

Buscando información en internet, dimos con la página de la Universidad de Florida que muestra los resultados de sus investigaciones sobre el sonido de las ondas de radio del Sol y Júpiter. En ellos nos basamos para realizar nuestras propias observaciones. Luego de obtener nuestras gráficas y registros sonoros, los comparamos con algunas de las gráficas tomadas de la Universidad de Florida y nuestra sorpresa fue enorme al notar la similitud que había entre ambos (ver fig. 2).

Cuando escuchamos nuestros registros, inmediatamente mis estudiantes me comentaron:  “Maestro, se parece a lo de la Universidad de Florida”, y así era. Sin embargo queríamos estar plenamente seguros, por lo que me di a la tarea de enviar a la nasa las gráficas y archivos por correo electrónico.

En su mensaje de respuesta, los investigadores de la nasa nos felicitaron, pues, efectivamente, el registro lo hicimos a la misma hora que la Universidad de Florida y captamos las mismas señales.

Figura 2. Comparativo entre los registros de la Universidad de Florida (arriba) y la Preparatoria “José Vasconcelos” (abajo).

Posteriormente, los mismos investigadores de la nasa con quienes habíamos establecido contacto nos pidieron que nuestro radio observatorio fuera colaborador de la Agencia Espacial, ¿se fijan qué responsabilidad? Para ello nos proporcionaron un password o contraseña, con la finalidad de que cada vez que detectáramos algo, lo incluyéramos en la página de Radio Jove Project (http://radiojove.gsfc.nasa.gov/), un proyecto de radioastronomía para escolares creado y monitoreado por la nasa.

Por sugerencia de la nasa, que constantemente nos envía predicciones de tormentas jovianas hechas por la Universidad de Florida, ahora nos ocupamos en detectar las señales de Júpiter y de su satélite.

El 19 de abril de 2007 pudimos detectar una tormenta joviana Tipo c, y ya estamos en la página de Radio Jove como escuela colaboradora. ¡Que éxito! ¿No lo creen?

Nuestros proyectos

Presentamos una tabla que muestra la lista de nuestros instrumentos así como sus aplicaciones presentes y futuras.

Antena	Características	Objetivo
yagi 9 m de longitud	Trabaja con una frecuencia de 110 Mhz y tiene una longitud de onda de 2.7 m.	Detectar las ondas de radio del Sol.
yagi 12 m de longitud	Trabaja con una frecuencia 20 Mhz y tiene una longitud de onda de 15 m.	Siguiendo la trayectoria de Júpiter e Io, detectaremos las ondas de radio.
radio jove	Trabaja con una frecuencia de 20.1 Mhz y tiene una longitud de onda de 14.92 m.	Detectar las ondas de radio del Sol y Júpiter.
parabólica de 5 m de diámetro	Trabaja con una frecuencia de 11.5 Ghz y una longitud de onda de 26 mm.	Experimentar cuando exista una explosión solar, se supone que nuestra estrella emana en todas las longitudes de onda, ¿será cierto?
nitehawk	Trabaja con una frecuencia de 1400 Mhz o 1.4 Ghz y tiene una longitud de onda de 21 cm, que es la del hidrógeno.	Con ello podremos calcular la velocidad de rotación de nuestra galaxia.
srt (Haystack)	Trabaja con una frecuencia igual a la antena anterior y por lo tanto la misma longitud de onda.	Calcular la velocidad de rotación de nuestra galaxia y detectar una explosión solar o una eyección de masa coronal (emc).

Gracias a un convenio con la Universidad de Sonora, podremos observar a nuestra estrella con un telescopio óptico y uno de nuestros radiotelescopios. Mirar al sol directamente puede causar ceguera, por ello se usan filtros especiales (como los de calcio e hidrógeno) que permiten analizarlo sin peligro. Nuestro objetivo será ver las protuberancias del astro o ver y escuchar alguna ráfaga.

Conclusiones

La importancia de este proyecto es que se invita a los estudiantes a que en sus horas libres hagan guardias y ayuden a detectar alguna fulguración, protuberancia, ráfaga o emc solar, así logramos que aquellos que tienen alguna inquietud científica lo experimenten y vean si eso es lo que realmente les gusta, y aprovechamos a la vez para eliminar el ocio de las horas libres.

Y aventurándonos un poco más, si la Escuela Nacional Preparatoria de la unam, los Colegios de Ciencias Humanidades y las escuelas incorporadas colaboraran por medio de interferometría –esto es, uniendo radiotelescopios–, se lograría el radiotelescopio más grande del mundo en una de las ciudades más grandes del mundo. Perdón por el sueño, pero solamente así se construyen las realidades.

 

1Recomiendo acercarse a la reseña que encontrarán en nuestra pagina web, en el apartado de Otros proyectos: http://mx.geocities.com/enp5_radioastronomia/proyesismos.html