Dispositivos e instrumentos en ciencias espaciales

Dispositivos e Instrumentos
en Astronomía,
Ciencias Planetarias &
Ciencias Atmosféricas
POR: PROF. PÉREZ SANABRIA
PROF. PÉREZ SANABRIA - DISPOSITIVOS E INSTRUMENTOS PARA ASTRONOMÍA, CIENCIAS
PLANETARIAS & CIENCIAS ATMOSFÉRICAS
1

Pensamiento Reflexivo
2
"If you dream, have big dreams.
And have talented supporters to
help you.”
-William Gordon

Introducción
Esta presentación abarca el estudio de dispositivos e instrumentos utilizados en
Astronomía, Ciencias Planetarias & Ciencias Atmosféricas en el Observatorio de
Arecibo como parte del programa de Experiencias de Investigación para
Maestros.
Además de comprender la importancia de monitorias los dispositivos, conocer
su utilidad y refinar las destrezas tecnológicas en Ciencias Espaciales.
Este presentación fue creada para validar el currículo en Ciencias Espaciales
PAPAS3 (Planetary, Astronomy, Photonics and Atmospheric Sciences in Space
Science) para estudiantes de Escuela Superior.
3

Telescopio Óptico
Telescopio que capta y enfoca luz,
principalmente de la parte visible del
espectro electromagnético.
Crea una imagen aumentada.
Sirve para hacer una fotografía.
Recoger datos a través de sensores de
imagen electrónica.
4

Cúpula
Domo para observatorio astronómico.
Protege el equipo.
Evita que el telescopio de la mudanza
o cambiar los ángulos.
Ayuda a prevenir la difusión de la luz
junto con protección.
5

Antena Parabólica de 30 m
Antena que contiene un reflector
parabólico, cuya superficie es un
paraboloide de revolución.
Trasmitir y recibir señales
simultáneamente.
6

Domo Gregoriano
Contiene ocho recibidores que reciben
las señales que provienen del espacio
y tres transmisores que envían la señal
al espacio.
Se mueve en el azimuto desde 1.06
grados hasta 16.69 grados para enviar
o recibir señales a diferentes ángulos.
7

Conductor del Sistema Gregoriano
Toma el control del telescopio y
dirigirlo desde el azimuto.
Identifica fallas en el gregoriano.
8

Identificador de Recibidores
Calibración del científico para la
función que está realizando el
recibidor en el momento.
9

Plato & Rejillas
Permite transmitir señales que salen
del domo gregoriano o del line feed.
El Plato contiene paneles de aluminio.
La Rejilla permite mejorar la acústica
de la señal que se recibe.
10

Calendario de Observaciones
Contiene la planificación de
observaciones y experimentos que
ocurren durante el meses en el centro
de control para los diferentes
departamentos.
11

Terminal de Control
Controla el transmisor S-Band del
Departamento de Ciencias Planetarias
utilizando el sistema operativo Linux,
la programación shell & bash y las
calibraciones de los científicos.
12

Turret
Lugar donde se encuentran ubicados
los receptores.
Deforma automática se pueden
seleccionar la frecuencia deseada.
13

Monitoreo del Telescopio
Controla el telescopio.
Mueve el domo gregoriano utilizando
comando Pointing.
Visualiza la temperatura de los recibidores por
minutos y horas gráficamente o
numéricamente.
Visualiza condiciones de temperatura y
movimiento en el turret.
Visualiza la energía eléctrica cuando ocurren
apagones de luz y los generadores comienzan
a funcionar.
14

Monitoreo Atmosférico
Monitorea lluvia, los vientos y su
dirección, el índice de calor, la
temperatura, las ráfagas por hora y
humedad.
15

Monitoreo de Vientos
Monitorea los vientos y las ráfagas de
vientos al instante.
De 27 a 28 millas y dependiendo de la
duración del evento atmosférico se
toman las decisiones de seguridad en
la posición del domo gregoriano.
16

Monitoreo Meteorológico & Sísmico
Monitoria los sismos similar a un
sismógrafo.
Monitoreo meteorológico en
diferentes áreas.
17

Monitoreo de Localización de Antenas
Posición de cada una de las antenas,
del azimuto y del domo gregoriano.
Muestra las horas exactas a nivel
mundial en formato ast, ut y lst.
18

Monitoreo de la Plataforma
Monitorea la estabilidad de la
plataforma durante la observación.
Valida sino van a ocurrir errores en los
datos debido a la vibración en la
plataforma.
19

Mapas Astronómico de Estrellas
Mapa astronómico de las estrellas
como el Sol que tienen planetas
habitables.
Contiene la representación de
constelaciones.
Representa la relación de la
declinación en grados y ascensión
recta en horas angulares.
20

Mapa de Localización de Estrellas
21

Monitoreo de Polarización Alfa
Monitorea la matriz de alimentación de
banda L de Arecibo (ALFA).
Sistema de siete alimentaciones que
permite realizar levantamientos a gran
escala del cielo con una sensibilidad sin
precedentes utilizando el telescopio
Arecibo de 305 m en Puerto Rico.
Opera cerca de 1,4 GHz, consta de un
grupo de siete alimentaciones de
polarización dual enfriadas, un sistema
de transmisión de fibra óptica y
procesadores digitales de señal de
fondo.
El sistema permite inspecciones
profundas para una variedad de
objetos en la Vía Láctea y otras
galaxias para explorar la cosmología.
22

Interruptor / Unidad de Control
Permite escoger la combinación de
instrumentos de filtros o atenuadores.
23

Radio
Radio de comunicación general con el
exterior.
24

Generador de Señales
Genera la señal que va a ser
transmitida por la antena después de
haber pasado por el proceso de
amplificación para luego ser
transmitida la señal.
Genera señales de radio.
Modifica la señal a través de los
procesos de Mezclado, Filtración o
Codificación.
25

Medidor de Potencia
Mide la potencia electrónica de algún
equipo o señal en decibelio-milivatio
(dBm).
26

Osciloscopio de Fósforo Digital
Monitorea la señal de entrada y de
salida.
Muestra el pulso.
Se utiliza como solucionador de
problemas de señales.
27
Osciloscopio
de Señales
Mezcladas

Analizador de Espectro
Monitoria las frecuencias de
transmisión de la señal generada y de
recepción del espacio.
Permite visualizar por parte el espectro
electromagnético.
28

Monitoreo de Señales
29

Monitoreo de Asteroide
Monitorio en modo de onda continua.
Monitoreo creado en IDL software.
30

Formulario sobre Observaciones
Cuaderno de bitácora que se completa
para cada experimento uno distinto.
Registro de eventos importantes en la
gestión, operación y navegación de
una observación o experimento.
Varia cada cuaderno según el modo de
observación o experimento o del
objeto bajo estudio.
31

Control LIDAR
Control del envió y recepción del
señales de laser LIDAR.
Control de los receptores.
32

Generador de Aire Seco
33
Forma aire seco.
Evita la humedad en los instrumentos.
Permite mayor validez de los datos de
los instrumentos.

Láser
34
Se utilizan para el muestreo de
potasio y sodio en la atmosfera.

Telescopio Cassegrain Green
Recibe las señales de emisiones de
elementos en la atmosfera.
35

Filtrador de Ruido
Filtra las señales que contaminan la
muestra.
Opera el chopper.
36

RIOMETER
Relative Ionospheric Opacity Meter
for Extra-Terrestrial Emissions of Radio
noise.
Medidor de Opacidad Ionosférica
Relativa para Emisiones
ExtraTerrestres de Ruido de Radio.
(MOIREETR)
Instrumento utilizado para cuantificar
la cantidad de absorción ionosférica de
ondas electromagnéticas en la
atmósfera.
37

Emisión de Flujo de Aire (Airglow)
La radiación solar energiza los átomos
y las moléculas de la atmósfera
durante el día, que se relajan más
tarde en la noche y emiten fotones.
El brillo del aire ocurre por la noche
debido a la recombinación de
partículas fotoionizadas, lo que hace
que los electrones cambien los niveles
de energía que conducen a la emisión
de fotones.
38

Observaciones de Flujo de Aire (Airglow)
Permiten comprender mejor la
distribución espacial de las partículas
cargadas en la ionosfera y caracterizar
su dinámica.
Permiten la comprensión de las
interrupciones de comunicación que
ocurren debido a la variación en la
atmósfera.
El generador de imágenes ROF opera
con cuatro filtros en las siguientes
longitudes de onda: 630.0 nm, 557.7
nm, 643.4 nm y OH.
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Reproductor de Imágenes para el Cielo
Reproductor de imágenes para el cielo (All Sky
Imager).
Proporciona mapas monocromáticos
intensificados de emisión de auroras para altas
latitudes y luminiscencia nocturna para bajas y
altas latitudes.
Imágenes corregidas fotométricamente pueden
proporcionar un contexto horizontal para
mediciones de radar de dispersión incoherente
simultáneas.
Proporciona indicaciones sobre la energía de los
electrones en decaimiento, la existencia de
protones en decaimiento y la extensión espacial
de las capas metálicas.
40

Reproductor de Imágenes para el Cielo
41
Emisión de Flujo de Aire
con Nubes
ROF_6300_20151112_20:05Arecibo_6300_20151112_20:05 ROF_6300_20180611_22:57
Despejado
con Polvo del Sahara

GPS Atmosférico
Sistema de Posicionamiento Global
(System Position Global)
Parte del sistema autónomo de
recopilación de datos de la Universidad de
Colorado Boulder que muestrea señales
de constelación global de sistemas de
navegación satelital.
El receptor es parte de una matriz
distribuida para el mapeo TEC ionosférico,
el monitoreo de la dinámica ionosférica y
el diagnóstico de los efectos de
calentamiento ionosférico de alta
frecuencia.
42

Sensor de Nubes
Mide la cantidad de cobertura nubosa
al comparar la temperatura del cielo
con la temperatura ambiente del piso.
Incluye un sensor de humedad que
detecta la lluvia.
Mide la velocidad del viento, la luz del
día, la temperatura, la humedad y el
punto de rocío.
43

Cuarto de Transmisor
Sistema de energía para el transmisor
de 430 MHz.
Suple la potencia que necesita el
transmisor para operar.
44

Sistema a Tierra
Sistema de auto protección a Tierra en
el cuarto de transmisor.
Remueve todo la energía del equipo
para auto protegerse.
Monitorea las condiciones
operacionales del equipo.
45

Transformadores
Permite aumentar o disminuir la
tensión en un circuito eléctrico de
corriente alterna, manteniendo la
potencia.
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Agradecimientos
Esta presentación es parte de una investigación bajo el programa de Experiencias de
Investigación para Maestros fue financiada por National Science Foundation. Agradezco a todos
mis mentores del Observatorio de Arecibo los cuales me proporcionaron la información, la
experiencia y ayuda en la investigación, aunque posiblemente no podrán estar de acuerdo con
todas las interpretaciones y conclusiones de esta presentación.
Lista de mentores: Anne Virkki, Sean Marshall y Flaviane Venditti (Planetario), Andrew Ortiz
(Centro de visitantes), Andrés Díaz (Fotónica), Kristen Jones y Nipuni Palliyaguru (Astronomía), y
Eliana Nossa, Néstor Aponte, Pedrina Santos, Christiano Brum, y Jens Lautenbach
(Atmosféricos).
Agradezco al personal del Observatorio de Arecibo: Adelfa Vera, Arun Venkatamaran, Giacomo
Viene, Fabio Vargas, Christian Cortés, Carlos Pérez y Alfredo Santoni por su asistencia y
comentarios. Un especial agradecimiento a Eframir Franco por los grandes aportes a esta
presentación.
47

Cierre
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