ESO/F CarrascoEn la cima de una montaña en el seco desierto de Atacama de Chile, el Observatorio Espacial Europeo está construyendo actualmente el telescopio óptico más grande del mundo.
No se ha perdido tiempo en elegir un nombre: se llamará Telescopio Extremadamente Gigante o ELT.
En cambio, se ha invertido una enorme cantidad de energía en diseñar y construir el “ojo más grande del mundo en el cielo”, que debería comenzar a recolectar imágenes en 2028 y muy probablemente ampliará nuestra comprensión del universo.
Nada de esto sería posible sin algunos de los espejos más avanzados jamás fabricados.
Florent Mallet/Mersin BosticLa Dra. Elise Vernet es especialista en óptica adaptativa de ESO y supervisó el desarrollo de los cinco espejos gigantes que recogerán la luz y la transmitirán al equipo de medición del telescopio.
Cada uno de los espejos personalizados de ELT es una hazaña de diseño óptico.
El Dr. Vernet describe el espejo convexo M2 de 4,25 m (14 pies) como una “obra de arte”.
Pero quizás los espejos M1 y M4 expresen mejor el nivel de complejidad y precisión requerido.
El espejo primario M1 es el espejo más grande jamás fabricado para un telescopio óptico.
“Son 39 millones”. [128ft] En diámetro, consta de [798] “El espejo está formado por segmentos hexagonales, alineados de modo que se comportan como un espejo perfectamente homogéneo”, dice el Dr. Vernet.
El M1 recogerá hasta 100 millones de veces más luz que el ojo humano y debería poder mantener la posición y la forma con un nivel de precisión 10.000 veces más fino que un cabello humano.
El espejo M4 es el espejo deformable más grande jamás fabricado y podrá cambiar su forma 1.000 veces por segundo para corregir las turbulencias atmosféricas y las vibraciones del propio telescopio que pueden distorsionar las imágenes.
Su superficie flexible consta de seis pétalos de un material vitrocerámico de menos de 2 mm (0,075 pulgadas) de espesor.
Los pétalos fueron fabricados por Schott en Mainz, Alemania, y luego enviados a la firma de ingeniería Safran Reosc en las afueras de París, donde fueron pulidos y ensamblados en el espejo perfecto.
El proceso de fabricación de los cinco espejos está a punto de finalizar y próximamente serán transportados a Chile para su instalación.
Si bien estos enormes espejos se utilizarán para capturar la luz del universo, los vecinos de ESO en Garching, en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, han creado un espejo cuántico que opera en las escalas más pequeñas imaginables.
En 2020, un equipo de investigación logró hacer que una sola capa de 200 átomos alineados actuara colectivamente para reflejar la luz, creando efectivamente un espejo tan pequeño que no se puede ver a simple vista.
En 2023, lograron colocar un único átomo controlado microscópicamente en el centro de la matriz para crear un “interruptor cuántico” que puede usarse para controlar si los átomos son transparentes o reflectantes.
“Lo que los teóricos han predicho, y hemos observado experimentalmente, es que en estas estructuras organizadas, una vez que un fotón es absorbido y reemitido, en realidad se emite [in one predictable] “Es un espejo, eso es lo que lo convierte en un espejo”, afirma el Dr. Pascal Weckiser, investigador postdoctoral del instituto.
Esta capacidad de controlar la dirección de la luz reflejada en un átomo podría tener aplicaciones futuras en una serie de tecnologías cuánticas como, por ejemplo, redes cuánticas a prueba de piratería para almacenar y transmitir información.
ZeissAl noroeste, en Oberkochen, cerca de Stuttgart, Zeiss fabrica espejos con otra propiedad extrema.
La empresa de óptica ha pasado años desarrollando un espejo extremadamente plano que se ha convertido en un componente clave en las máquinas que imprimen chips de computadora, llamadas máquinas de impresión ultravioleta extrema o EUV.
La empresa holandesa ASML es el principal fabricante mundial de EUV, de los cuales los espejos Zeiss son un componente central.
Los espejos Zeiss EUV pueden reflejar la luz en longitudes de onda muy pequeñas proporcionando claridad de imagen a pequeña escala, por lo que cada vez se pueden imprimir más transistores en la misma área de una oblea de silicio.
Para ilustrar cuán planos son los espejos, el Dr. Frank Rohmond, jefe de fabricación de semiconductores de Zeiss, utiliza una analogía topográfica.
“Si tomamos un espejo doméstico y lo ampliamos al tamaño de Alemania, el punto más alto de elevación sería de 5 metros en un espejo espacial. [as in the James Webb Space Telescope]serán 2cm [0.75in]”En un espejo EUV, sería 0,1 mm”, explicó.
Esta superficie de espejo ultrasuave, combinada con los sistemas que controlan la posición del espejo, también fabricados por Zeiss, proporciona un nivel de precisión equivalente a hacer rebotar la luz en un espejo EUV en la superficie de la Tierra y recoger una pelota de golf en la Luna.
Aunque estos espejos pueden parecer extremos, Zeiss tiene planes de mejorarlos para ayudar a fabricar chips de computadora más potentes.
“Tenemos ideas sobre cómo desarrollar aún más la radiación ultravioleta extrema. Para 2030, el objetivo es tener un microchip con un billón de transistores. Hoy en día, es posible que hayamos alcanzado los cien mil millones de transistores”.
Este objetivo está un paso más cerca de lograrse gracias a la última tecnología de Zeiss, que permite imprimir casi tres veces más estructuras en la misma área que la generación actual de máquinas de fabricación de chips.
“La industria de los semiconductores tiene una hoja de ruta sólida y dominante que brinda apoyo a todos los actores que contribuyen a la solución”, afirma el Dr. Rohmond. “Gracias a esto, podemos avanzar en términos de fabricación de microchips que hoy permiten cosas como las artificiales. inteligencia que eran inconcebibles incluso hace una década”.
Todavía no está claro qué entenderá y podrá hacer la humanidad en los próximos diez años, pero no hay duda de que los espejos estarán en el centro de las tecnologías que nos llevarán allí.
