revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

El Moby Dick de...

Instrumentos astronómicos infrarrojos

“Call me Conchi”. Desde que recuerdo siempre me gustaron las matemáticas, el cacharreo y el cielo estrellado, en ese orden. Y sin pensar mucho en qué quería ser “de mayor” me metí en físicas, disfruté con las prácticas experimentales y sufrí con otras asignaturas que me importaban poco. Así que cuando me ofrecieron enrolarme en el laboratorio de óptica del IAA, pues me dije: “…tiene las tres cosas que me gustan, de seguro que algo aprendo”. Y ahí empecé. Mi interés en hacer aparatitos, instrumentos que otros puedan usar para hacer ciencia, creció. Los números, los números me vuelven loca, y más el poder hacer esos números realidad. Los retos de concebir, desde la idea inicial, esa tormenta de ideas, de requerimientos no posibles, o sí posibles hasta cierto alcance; desde los deseos de lo que se quiere hacer, traducirlo en algo tangible primero y luego diseñarlo, hacerlo “fabricable”, construible, construirlo; y ver que lo que hemos calculado funciona, y funciona como debe, como se quería, y siga funcionando hasta sacarle mucho rendimiento. Eso es lo mejor. Y, como óptica, tengo el privilegio de empezar desde el principio del proyecto y hacer realidad el concepto.

LA CÁMARA PANIC

Luego, un osado capitán, Julio Rodríguez, me ofreció enrolarme en otro barco, llamado PANIC, y ahí ser responsable del paquete de óptica, y acepté. Quien no me conozca, pensará aquí, que mi Moby Dick ha sido PANIC, que tantas alegrías me ha proporcionado, y que ha sido clave para mi especialización en el desarrollo de instrumentación astronómica infrarroja. 
PANIC puede operar en los telescopios de 2.2 y 3.5 metros de apertura del Observatorio de Calar Alto y pertenece a la nueva generación de cámaras infrarrojas de gran campo para telescopios terrestres. Sus particularidades la hacen única dentro del restringido número de instrumentos de este tipo que existen en la actualidad. El desarrollo de la cámara comprendía varios retos importantes, debidos al extenso campo de visión, 30 minutos de arco (tanto como la luna llena), y al rango espectral deseado (infrarrojo cercano). Entre ellos, el desafío de diseñar lentes de gran tamaño, la optimización de un sistema con aberraciones muy severas fuera de eje y, a la par, la minimización de las aberraciones cromáticas debido al amplio rango espectral. Se trata de un instrumento criogénico (a 178 grados bajo cero), y que además opera acoplado al foco Cassegrain del telescopio, con el reto añadido de doblar el camino óptico para empaquetar el instrumento dentro de un espacio y peso muy acotados.


CARMENES, cazador de tierras

Sin embargo, el tercer barco en el que me enrolaron, CARMENES, fue donde nos topamos con la persecución del gran cachalote blanco. Ahora el capitán Ahab de este barco era el mismo Instituto de Astrofísica de Andalucía, que se comprometía a desarrollar el canal infrarrojo de este espectrógrafo cazador de planetas, en un plazo récord y sin todos los recursos de su parte. Y con este capitán nos vimos envueltos en una obsesiva aventura en la que, si no se terminaba el instrumento en el plazo acordado, toda la tripulación sería culpable del declive y cierre del Observatorio de Calar Alto. 
CARMENES busca, en particular, exotierras en la zona de habitabilidad de enanas rojas, y lo hace observando simultáneamente en el visible y en el infrarrojo. Su éxito se basa en su alta precisión al detectar variaciones de velocidad en el movimiento de esas estrellas. Para conseguir esa alta precisión ha sido necesario un robusto y escrupuloso diseño óptico, mecánico y criogénico, que están permitiendo hoy en día a los investigadores el descubrimiento de planetas potencialmente habitables. 
¡Y lo conseguimos! Yo, como responsable del paquete de óptica, que ahora era un espectrógrafo infrarrojo de alta resolución, con una red de difracción Echelle gigante, con dispersión cruzada y un mosaico de dos detectores infrarrojos, para cazar los espectros de esas estrellas cuando el instrumento fuese puesto en funcionamiento en el telescopio de 3.5 m de apertura de Calar Alto. Nuestro tenaz arponero era Santiago Becerril, responsable de la mecánica, de la criogenia, y de lo que hiciese falta en el reto del día a día. Y, todo el equipo como uno, lo conseguimos. Y también todos perdimos algo en el camino. La tripulación cumplió su cometido. El capitán dio la enhorabuena a la tripulación pero no cumplió sus promesas de compensación. A instrumento funcionando en telescopio, ¿a quién le importan las promesas pasadas? Nuestro instrumento funcionó, funciona. El observatorio no caería. Un final feliz y agridulce.
No era mi Moby Dick, pero ese canal infrarrojo se convirtió en el objeto que cambió el rumbo de mi vida. Ese trabajo desafiante, por un lado cargado de satisfacciones personales y logros y, por otro, autodestructivo, estresante y que profesionalmente me hizo decidir dejar de luchar contra el sistema y enrolarme en otro barco más lejano. Gracias a ello, o por su culpa, ahora me encuentro en METIS, desarrollando dos de sus instrumentos. Mis nuevas criaturas, que verán la luz en esta década y que espero ver hechas realidad, son: un imager (que trabaja en el infrarrojo hasta 14 micras con un campo de visión de 11 segundos de arco) y un sensor de frente de onda criogénico tipo pirámide, que operará en la banda K y que será el primero de su especie.

...Concepción Cárdenas (MPIA)

Natural de Guadix (Granada), licenciada en Físicas y doctorada por la Universidad de Granada. Trabajó durante 16 años en el IAA-CSIC donde, entre otras tareas, ha sido responsable de los paquetes de óptica de la cámara PANIC y del canal infrarrojo del espectrógrafo CARMENES. Desde 2016 es ingeniera óptica senior en el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA). Ahora su principal proyecto es el instrumento METIS para el Telescopio Extremadamente Grande (ELT).