Investigadores de VIU diseñan un instrumento astronómico de bajo coste para impulsar la investigación en países en desarrollo
- Se trata de un polarímetro para uso astronómico, que ha sido diseñado por el grupo de investigación ASGARD de la Universidad
- El diseño, los planos y las instrucciones han sido puestos a disposición, de forma gratuita, de los científicos de todo el mundo
- Gracias a su bajo coste y facilidad de producción, permite ampliar el campo de investigación de astrónomos en zonas de bajos ingresos
La ciencia, en su forma más pura, tiene en el centro el trabajo colaborativo y entiende el conocimiento y el progreso que de éste surge, como patrimonio de la humanidad. Esta visión del trabajo científico y de la investigación que implica, es parte integral del propósito del Vicerrectorado de Investigación y Transferencia (VRIT) de la Universidad Internacional de Valencia y de todos los investigadores e investigadoras que integran los grupos con los que trabaja.
Una muestra de esto es el proyecto desarrollado por ASGARD, grupo de investigación perteneciente a la Escuela Superior de Ingeniería, Ciencia y Tecnología de la Universidad: la creación y liberación del diseño y los planos, de un polarímetro para uso astronómico, con materiales de buen rendimiento, pero de bajo coste, tanto para CAD como para impresoras 3D.
Se trata de una iniciativa que busca impulsar la investigación en países y zonas de bajos recursos, ofreciendo apoyo en uno de los puntos clave que requiere la investigación astronómica de alto nivel: el instrumental necesario para llevarla a cabo. Generalmente se trata de equipos de costo muy elevado y difíciles de conseguir, por lo que poder disponer de forma gratuita de todo lo necesario para poder fabricar un instrumento de esta naturaleza con un coste muy bajo, puede marcar una diferencia muy real a la hora de crear nuevo conocimiento y contribuir al progreso de la ciencia a nivel global.
Para conocer más acerca de las motivaciones del proyecto, los pasos de su desarrollo y exactamente ¿Qué es un polarímetro y para qué sirve? Nos pusimos en contacto con el Dr. Pere Blay Serrano, doctor en Física, investigador del grupo ASGARD y docente del Máster Oficial en Astronomía y Astrofísica de VIU.
¿Nos puedes explicar que es un polarímetro y qué importancia tiene para la investigación en el campo de la astronomía?
Un polarímetro es un instrumento diseñado para medir en qué porcentaje la luz que recibimos está polarizada. La polarización de la luz es un fenómeno que nos es vagamente familiar, ya que está presente en el uso de polarizadores para gafas de sol, para pantallas o monitores, o incluso para conseguir efectos visuales en fotografía.
La luz está compuesta por ondas electromagnéticas que de forma natural vibran en todas direcciones. Sin embargo, cuando un haz de luz es reflejado en una superficie o atraviesa un material, puede que un porcentaje, que puede ser importante, hasta el 100%, del haz resultante vibre en un plano específico. Es entonces cuando tenemos luz total o parcialmente polarizada, dependiendo si es todo el haz el que vibra en el mismo plano o sólo parte de la luz de dicho haz.
Ese efecto se produce en infinidad de escenarios astrofísicos, produciendo porcentajes de polarización que van desde muy pequeños, hasta valores que pueden llegar al 50% en casos concretos. El plano en que vibre el porcentaje de luz polarizada y su intensidad esconden información sobre la orientación, composición y posible presencia de campos magnéticos. De esa manera, el estudio de la polarización es fundamental para muchos campos de la astrofísica, desde el estudio del universo primigenio, pasando por las propiedades de las galaxias lejanas, hasta las propiedades del medio interestelar en nuestra galaxia, las propiedades de estrellas jóvenes y también estrellas peculiares, o el estudio de atmósferas en exoplanetas.
¿En qué consiste el proyecto que estáis desarrollando con ASGARD, tu grupo de investigación?
El proyecto consiste en el diseño de un polarímetro de uso astronómico que sea compacto y versátil, para poder instalarlo de forma itinerante en telescopios de tamaño medio/pequeño, con costes de fabricación reducidos, para que pueda estar al alcance de instituciones con bajos recursos.
Hay muchos proyectos de colaboración con países en desarrollo, pero la mayoría se centran en grandes instalaciones, telescopios o centros de investigación. Hemos preferido centrarnos en la instrumentación y proponer un primer ejemplo de instrumento de bajo coste, versátil y asequible para instituciones con pocos recursos. Con los planos, los materiales y las técnicas detalladas, es fácil y rápido adaptar el instrumento a otros usos o necesidades, con lo que se acortan los tiempos de desarrollo y se puede poner más énfasis en la parte creativa y de desarrollo de nuevas posibilidades a las que quizás dichas instituciones no hubiesen podido acceder de otra manera.
En esta primera etapa, entonces, nos estamos centrando en diseñar tanto la carcasa, usando técnicas de impresión en 3D y materiales adecuados, y localizar elementos ópticos que ofrezcan resultados óptimos pero que al mismo tiempo no disparen el presupuesto a la hora de ponerse a construir un instrumento de este estilo. En un futuro próximo, planeamos intentar innovar en el tipo de elementos ópticos utilizados, buscando aquellos que combinen ligereza (poco peso), sencillez de integración y precio reducido.
Por otro lado, a la hora de integrar la electrónica, que controle las partes móviles, estamos considerando módulos de procesado de bajo coste como Arduino, RaspberryPi o similares, y esperamos poder liberar también algo de código, aunque en ese campo proyectos como INDI nos llevan mucha delantera y lo más sencillo sea echar mano de lo que ellos tienen.
Además, hemos visto indispensable la implicación en el proyecto, de alumnos del Máster en Astronomía y Astrofísica, por un lado para ofrecerles la oportunidad de participar en un proyecto novedoso, y por otro porque la variedad de perfiles en ciencia e ingeniería que poseen nuestros estudiantes enriquece en gran medida el proyecto con aportes desde diferentes disciplinas, como simulaciones a través de programación, diseño y mecanizado de las diferentes partes del instrumento, o el desarrollo de casos científicos.
Esperamos poder contribuir con un granito de arena a que la ciencia y el conocimiento sean en verdad patrimonio de la humanidad sin que sea un condicionante en qué parte del mundo te encuentres o cual sea tu estatus social
¿Cuál ha sido la motivación para desarrollar este proyecto? ¿Por qué elegisteis el polarímetro?
Medir la polarización de las estrellas no es sencillo, además de que estamos trabajando sólo con un pequeño porcentaje de la cantidad total de luz que recibimos de ellas. Sin embargo, las propiedades polarimétricas de la luz nos dan una cantidad de información muy importante que no podemos obtener por otros medios, como detalles sobre el medio interestelar, la orientación respecto de nosotros de ciertos objetos y cómo ésta cambia con el tiempo, la distribución geométrica del material acumulado alrededor de agujeros negros o estrellas en formación, incluso las propiedades de las atmósferas de exoplanetas y, de forma indirecta, el campo magnético presente en una determinada región.
En ASGARD, aunque llevamos en paralelo varias líneas de investigación, el estudio de la luz polarizada tiene mucho que aportar en todas ellas. Por ello, es un instrumento con el que toda la ciencia que desarrollamos se puede ver beneficiada, además de que no existen muchos instrumentos dedicados en exclusiva a medir la polarización, por lo que poder construir y disponer de uno nos abre un mundo de posibilidades, además de poder ofrecer a la comunidad científica la posibilidad de poder desarrollar ciencia a través de convenios de utilización del instrumento en telescopios de tamaño medio.
El Dr. Pere Blay Serrano presentando el proyecto en el European Astronomical Society Annual Meeting
¿Cuáles son los siguientes pasos del proyecto? ¿Hasta dónde os gustaría llegar?
Después de diseñar el instrumento y publicar planos, instrucciones, materiales aconsejables, etc., planeamos pedir financiación para construir el primer prototipo, usarlo en telescopios con los que podamos llegar a acuerdos, y con ello demostrar la ciencia que se puede llevar a cabo. Al tratarse de un instrumento compacto, relativamente ligero y no muy costoso, un segundo paso sería intentar tener una red de instrumentos gemelos operando en diferentes telescopios, para realizar estudios completos del plano galáctico. Un último paso, a más largo plazo y más ambicioso, consistiría en estudiar la viabilidad de poder poner uno de estos instrumentos en órbita, en un cubesat o satélite de pequeño tamaño.
Proyectos como estos demuestran la importancia de la colaboración y cooperación en el campo de la investigación ¿Nos puedes dar tu visión acerca de estos aspectos de la labor investigativa y el impacto que puede tener en el desarrollo de las sociedades?
El desarrollo del conocimiento es clave para el desarrollo de la sociedad, y la investigación, como motor de generación de conocimiento, de transmisión de éste, y de elemento motivador para las nuevas generaciones a través de la divulgación y difusión de sus resultados, es clave en dicho proceso.
La astronomía, en concreto, ha demostrado ser uno de los vehículos de transmisión de conocimiento que más ha impulsado el desarrollo de las sociedades a lo largo de toda la historia de la humanidad. No sólo por el elemento motivador intrínseco que conlleva, si no, también, por el desarrollo continuo asociado a ella, de mejoras en las técnicas de observación, de procesado de datos o de análisis que han dejado un legado importante tanto en las matemáticas o en la física, que puede ser luego aplicado a otras ramas del conocimiento. Si incorporamos, además, la exploración espacial, entonces el estallido de tecnología desarrollada específicamente para ello, pero que luego ha calado en la sociedad y se han convertido en tecnologías de uso cotidiano, es realmente impresionante.
Hay numerosas iniciativas que buscan el desarrollo social a través de la astronomía. Es imprescindible que haya una vía de doble circulación del conocimiento, por un lado, hacia países en vías de desarrollo, que puedan beneficiarse del conocimiento ya generado, y por otro, que existan facilidades para que el conocimiento generado en dichos países pueda integrarse también en de países más desarrollados. Cualquier persona en el mundo es un científico o ingeniero en potencia, y en cuanto a conocimiento, todo suma. Los grandes avances siempre son un compendio de pequeños pasos que se han ido dando con anterioridad por investigadores independientes. Por ello, cuanta más gente y más diversidad se halle implicada en el proceso, mayores serán los avances y logros que consigamos como seres humanos. Esperamos que nuestro proyecto pueda contribuir con un granito de arena a ese esfuerzo y que ayudemos con nuestro proyecto a que la ciencia y el conocimiento sean en verdad patrimonio de la humanidad sin que sea un condicionante en qué parte del mundo te encuentres o cual sea tu estatus social.
