Telescopios gravitacionales: La misión FOCAL

En una entrada anterior hablamos de los que son las lentes gravitatorias y como pueden ser usadas para la astronomía. Pero si bien estas lentes nos ayudan a ver más lejos, las mismas estan muy alejadas de nosotros y no podemos aprovechar su poder amplificador. Para aprovechar al máximo una lente gravitatoria debemos estar cerca de su foco o sea la region donde convergen rayos de luz de objetos distantes.

Lente gravitatoria

Pues una propuesta de sonda-telescopio espacial propone utilizar al solo como una lente gravitacional gigante para el estudio de todo, de la radiación de fondo cósmica hasta para el estudio de las superficies de los planetas extrasolares.

Objetivo: El punto focal del sol.

Nuestra meta debe ser alcanzar el punto focal del Sol. Aunque recibe este nombre, se trata más bien una esfera situada a partir de las 550 UA. Una nave localizada a esta distancia podría usar el Sol como lente gravitatoria para explorar las estrellas cercanas. Gracias a la relatividad general de Einstein, nuestra estrella se convertiría así en el telescopio espacial definitivo. En teoría, y con un telescopio lo suficientemente grande, seríamos capaces de ver hipotéticas ciudades en la superficie de un planeta alrededor de Alfa Centauri. 

En otras palabras tenemos en ell sol una lente de tal poder que ninguna tecnología razonable nunca podría duplicar o superar su poder.

Claro que en la realidad no sería tan sencillo. Las desviaciones de la forma esférica del Sol o la influencia de la atmósfera solar (cromosfera y corona) hacen que sea realmente complicado emplear el Sol como lente gravitatoria para observar en longitudes de onda visibles. Pero si usamos ondas de radio o microondas la cosa cambia.

Sonda focal empleando al sol como lente gravitatoria.

Ademas el problema disminuye al aumentar la distancia. El punto focal del Sol está a 550 UA, pero la línea focal se extiende hasta el infinito, es decir, la nave espacial se sigue moviendo hacia el exterior mientras continúa su programa de observación. por lo que alejarse hacia afuera es una buena idea, ya que disminuye progresivamente el problema de las distorsiones coronales solares.

Para ello se ha propuesto la misión espacial FOCAL. Esta podría ser una de las grandes misiones del siglo 21, una sonda telescopio enviada al punto focal del sol para aprovechar el efecto de lente gravitatoria. La idea es enviar una sonda equipada con un gran telescopio en dirección opuesta a la zona que se desea observar y el sol provee un aumento de 10^8 lo suficiente como para ver automóviles en un planeta situado en alfa centauro, y lo mejor de todo es que no es ciencia ficción.

Sonda FOCAL

El principal obstáculo al que nos enfrentamos es la enorme distancia al punto focal del sol, 550 UA . Una Unidad astronómica equivale a 150 millones de kilómetros por lo que el punto focal se halla a 82.500 millones de kilómetros, a la luz le toma 77 horas aproximadamente llegar a ese lugar.

Distancias logarítmicas al sol.

Nuestra nave más rápida, la voyager 1 se aleja del sol a una velocidad de 17 kilómetros por segundo, y en 35 años "apenas" ha alcanzado una distancia de 122 UA, por lo que aun le faltan otros 120 años para llegar al puntos focal del sol. Pero con nuestra tecnología es posible, con la suficiente inversión, viajar a velocidades de hasta 10 veces mayor que la voyager 1. 

Una combinación de reactores nucleares y motores iónicos podrían permitir alcanzar el punto focal del sol en un tiempo razonable.

Utilizando reactores nucleares que alimenten a un conjunto de motores iónicos de nueva generación es posible alcanzar una velocidad de más de 100 km por segundo o aproximadamente 20 UA por año, lo que permitiría llegar al punto focal en poco más de 27 años. Esta velocidad se alcanzaría tras dos años de funcionamiento ininterrumpido del sistema de propulsión. El reactor con los motores iónicos se separaría de la sonda tras cumplir con su misión. Durante el resto de viaje la sonda se alimentaría de reactores termoelectricos de radioisótopos.

En el trayecto al punto focal se podrá estudiar al cinturón de Kuiper, además de buscar indicios de la existencia de la nube de Oort 

Pero la ciencia no tiene que esperar a que se alcance el punto focal para empezar, pues existen numerosos objetivos secundarios para una sonda como esta. Por ejemplo, estudiar la heliosfera y el medio interestelar, además de medir el paralaje de las estrellas cercanas gracias a un telescopio equipado con un espejo primario de un metro de diámetro situado en una plataforma móvil, lo que permitiría calcular las distancias a las estrellas de nuestro vecindario galáctico de forma muy precisa. Otros objetivos serían buscar alguna evidencia de la existencia de la Nube de Oort o de algún cuerpo de masa planetaria situado a grandes distancias del Sol.

varias decadas despues del lanzamiento será necesario la instalación de un telescopio de por lo menos 10 metros para asegurar la comunicación a tan grandes distancias.

La comunicación con la nave a estas enormes distancias se garantizaría mediante una antena desplegable de 15 metros de diámetro, aunque también se estudia incorporar un láser de 10 W acoplado al telescopio de la sonda. Para poder recibir la debil señal de la sonda será necesario construir un telescopio de diez metros de diámetro en órbita terrestre. No obstante, la construcción de este telescopio sólo sería imprescindible décadas después del lanzamiento, cuando la sonda se encontrase realmente lejos.

Con el tiempo han surgido otros posible usos para esta sonda como la medición directa de helio 3, deuterio o litio 7 en el medio interestelar con el fin de poner límites a las modelos de nucleosíntesis tras el Big Bang, o el seguimiento preciso de la trayectoria de la sonda para detectar ondas gravitatorias y medir la energía oscura.

La radiación de fondo de microondas podría estudiarse con un detalle inimaginable mediante esta sonda.

Lo realmente interesante es que esta sonda u otra similar capaz de alcanzar el espacio profundos podría ser construida y lanzada con la tecnología actual. Quien sabe que podría revelarnos un instrumento de estas características, estamos ante una de las más grandes aventuras de la humanidad, y esta al alcance de nuestra tecnología.