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Historia de un método revolucionario para medir grandes espejos

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Historia de un método revolucionario para medir grandes espejos

Enrique Gaviola (izquierda) y John Strong (derecha) contemplan el espejo de 2,5 metros del telescopio del Observatorio de Monte Wilson, tras su primer aluminizado en 1935.

Por Guillermo Goldes1 y León Goldes2
1- Divulgador científico y Profesor - FaMAF
2 - Profesor de la UNC. Pionero de la Metrología en Argentina

De la mesa al laboratorio |  En el bar. Mientras conversamos, un rayo de sol entra por la ventana y atraviesa el vaso de agua que descansa sobre la mesa. La luz se desvía al pasar a través del vaso y forma extraños diseños sobre el mantel: líneas curvas muy iluminadas que separan zonas más oscuras. A veces las curvas tienen forma de un estilizado corazón (el cardioide), pero en otras ocasiones parecen delinear un riñón (el nefroide).  Convivimos con esas líneas cambiantes en la pileta y en el río, o al encender una linterna o los faros de un auto. Se llaman genéricamente cáusticas. Están formadas por los puntos en los cuales convergen los rayos reflejados en diferentes partes de espejos, o los rayos refractados en distintas zonas de lentes (o vasos de agua). Lo llamativo es que esas curvas fueron la clave para que se pudieran construir los grandes telescopios del siglo XX.

En 1939, Enrique Gaviola, fundador del Instituto de Matemática, Astronomía y Física de la Universidad Nacional de Córdoba, decía que para poder fabricar un espejo de gran precisión, primero había que aprender a medirlo con gran precisión.

La afirmación ponía a la metrología en primer plano. Por entonces, fabricar un espejo cóncavo de más de un metro de diámetro no era sencillo. Y en rigor de verdad, sigue siendo una tarea delicada. El constructor iba tallándolo lentamente, con gran paciencia, y debía medir la forma del espejo a cada paso, hasta lograr el perfil deseado. En general, se trataba de un paraboloide de revolución: la superficie que se obtiene rotando una parábola alrededor de su eje de simetría.  Mientras la forma no es perfecta, cada parte del espejo produce una imagen elemental situada en un lugar diferente. Así, se genera una cáustica.

Para medir la forma del espejo, era enmascarando por partes, dejando sólo un delgado anillo libre cada vez. Con una fuente muy pequeña se iluminaba el espejo.  En cada paso se medía sobre el eje de simetría la posición del reflejo producido por cada área del espejo. Este método había sido ideado por León Foucault en Francia en el siglo XIX y era utilizado intensamente. Pero eso cambiaría.

Es que Gaviola y su colaborador Ricardo Platzeck se percataron de que solo era posible medir con gran precisión sobre la cáustica y no sobre el eje óptico. Esa fue su principal innovación. Pequeña quizás, pero de grandes consecuencias. Medir la curvatura de espejos de más de 10 centímetros de diámetro era problemático si se usaba el test de Foucault clásico. El espejo de 1,54 m de diámetro de Bosque Alegre, por ejemplo, no podía ser finalizado con éxito, hasta que Gaviola decidió aplicar su test de la Cáustica y pudo hacerlo.

Posteriormente, el mismo método permitió medir y tallar el espejo del enorme telescopio Hale, en Monte Palomar, Estados Unidos. Tenía cinco metros de diámetro y fue el más grande del durante años. Con el paso del tiempo, la tecnología facilitó las cosas. El advenimiento de computadoras que permiten simular el trazado de rayos de luz y procesar digitalmente las mediciones realizadas hizo más sencillas estas tareas. Sin embargo, en el fondo, el concepto de medir sobre la curva cáustica y no sobre el eje óptico, sigue siendo aplicado actualmente. Hace más sencillas, precisas y económicas todas las mediciones.

Ignoramos si la idea original del método de la cáustica germinó en las mentes de sus autores mientras hacían rigurosos cálculos ópticos en sus escritorios de trabajo. O si, quizás, la concibieron mientras observaban las cambiantes filigranas proyectadas a través de un vaso de agua, sentados a la mesa de un bar de Córdoba.

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