En lo alto de las montañas del desierto chileno de Atacama, el Observatorio Europeo Austral (ESO) está construyendo el Telescopio Extremadamente Grande (ELT), el mayor telescopio óptico del mundo. Con su inauguración programada para 2028, el ELT promete revolucionar la comprensión del cosmos gracias a sus avanzados espejos, incluyendo el gigantesco espejo primario de 39 metros y el innovador espejo deformable M4, que permitirá observar el universo con una precisión sin precedentes.
El desierto de Atacama, conocido por ser uno de los lugares más áridos del planeta, ofrece condiciones excepcionales para la astronomía. La combinación de cielos despejados durante la mayor parte del año, una atmósfera extremadamente seca y su altitud, hacen de Atacama un entorno perfecto para la observación astronómica. Estos factores reducen la distorsión atmosférica, permitiendo que los telescopios capturen imágenes más nítidas y claras del cosmos. Es aquí donde se ha elegido levantar el ELT, un coloso tecnológico que promete revolucionar la forma en que observamos el universo.
Nada de esto sería posible sin algunos de los espejos más avanzados jamás fabricados. La doctora Elise Vernet es especialista en óptica adaptativa en ESO y ha estado supervisando el desarrollo de los cinco espejos gigantes que recogerán y canalizarán la luz hacia el equipo de medición del telescopio.
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En el corazón de este telescopio se encuentran cinco espejos gigantes, cada uno de los cuales representa una hazaña de la ingeniería óptica. El espejo primario, conocido como M1, es el más grande jamás construido para un telescopio óptico, con un diámetro de 39 metros. Está compuesto por 798 segmentos hexagonales que, alineados con precisión, funcionan como un único espejo monolítico. Este espejo captará 100 millones de veces más luz que el ojo humano, lo que permitirá observar el universo con un nivel de detalle sin precedentes.
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Otro componente crucial es el espejo M4, el mayor espejo deformable jamás fabricado, al que Vernet describe como “una obra de arte”. Este espejo es capaz de cambiar de forma 1.000 veces por segundo para corregir las turbulencias atmosféricas y las vibraciones del propio telescopio, asegurando que las imágenes capturadas sean lo más precisas posible. La capacidad de este espejo para ajustarse en tiempo real lo convierte en una pieza clave para lograr la claridad necesaria en las observaciones.
Su superficie flexible está formada por seis pétalos de un material vitrocerámico de menos de 2 mm de grosor, que fueron fabricados por Schott en Maguncia (Alemania) y enviados a la empresa de ingeniería Safran Reosc, a las afueras de París. Allí se pulieron y ensamblaron para formar el espejo completo.
Los posibles lugares que en algún momento se barajaron para la construcción del telescopio fueron Cerro Macon, en Argentina; el Observatorio del Roque de Los Muchachos, en las Islas Canarias, España; Sudáfrica, Chile, Marruecos y la Antártida. Posteriormente se decidió entre los sitios seleccionados por ESO en islas Canarias, en España, o en el cerro Armazones, en Chile.
Finalmente el ESO anunció el lunes 26 de abril de 2010 la elección de Cerro Armazones como destino final para la construcción del ELT.
Un futuro de descubrimientos
Mientras que el ELT se prepara para su debut, otras innovaciones en el campo de la óptica continúan avanzando. Desde los espejos cuánticos que operan a escalas diminutas hasta los espejos ultrafinos utilizados en la fabricación de chips informáticos, la tecnología de los espejos sigue siendo fundamental en el progreso científico y tecnológico.
Los colegas del ESO en Garching, Alemania, en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, han creado un espejo cuántico para operar a las escalas más diminutas imaginables. En 2020, un equipo de investigadores fue capaz de hacer que una sola capa de 200 átomos alineados se comportara 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 del conjunto para crear un “interruptor cuántico” que puede utilizarse para controlar si los átomos son transparentes o reflectantes.
“Lo que los teóricos predijeron, y nosotros observamos experimentalmente, es que en estas estructuras ordenadas, una vez que se absorbe un fotón y se vuelve a emitir, en realidad se emite [en una dirección predecible] y esto es lo que lo convierte en un espejo”, explica el doctor Pascal Weckesser, investigador postdoctoral del instituto.
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Esta capacidad de controlar la dirección de la luz reflejada por los átomos podría tener aplicaciones futuras en diversas tecnologías cuánticas como, por ejemplo, redes cuánticas a prueba de piratas informáticos para almacenar y transmitir información.
Espejo ultraplano
Más al noroeste, en Oberkochen, cerca de Stuttgart (Alemania), Zeiss lleva años desarrollando un espejo ultraplano que se ha convertido en un componente clave de las máquinas que imprimen chips informáticos, llamadas máquinas de litografía ultravioleta extrema, o EUV.
La empresa holandesa ASML es el principal fabricante mundial de EUV, y los espejos de Zeiss son un componente esencial de las mismas. Estos pueden reflejar la luz en longitudes de onda muy pequeñas, lo que permite una claridad de imagen a escala diminuta, de modo que se pueden imprimir cada vez más transistores en la misma superficie de oblea de silicio.
Esta superficie de espejo ultrasuave, combinada con los sistemas que controlan la posición del espejo proporcionan un nivel de precisión equivalente a hacer rebotar la luz en un espejo EUV en la superficie de la Tierra y distinguir una pelota de golf en la Luna.
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Aunque esos espejos puedan parecer ya extremos, Zeiss tiene planes de mejora para ayudar a fabricar chips informáticos aún más potentes. «Tenemos ideas sobre cómo seguir desarrollando las EUV. Para 2030, el objetivo es tener un microchip con un billón de transistores. Hoy, quizá estemos en los 100.000 millones».
Ese objetivo está más cerca con la última tecnología de Zeiss, que permite imprimir unas tres veces más estructuras en la misma superficie que la actual generación de máquinas de fabricación de chips.
«La industria de los semiconductores tiene esta hoja de ruta dominante y fuerte que proporciona un ritmo de tambores para todos los actores que contribuyen a la solución. Gracias a ella, somos capaces de ofrecer avances en la fabricación de microchips que hoy permiten cosas como la inteligencia artificial, impensables incluso hace diez años», afirma el doctor Rohmund.
Lo que la humanidad comprenderá y será capaz de hacer dentro de diez años está por ver, pero los espejos estarán sin duda en el corazón de las tecnologías que nos lleven hasta allí.
RM / Gi