· El Observatorio Astronómico de montsec
El Observatori Astronòmic del Montsec es la infraestructura de investigación del Parc Astronòmic Montsec. El parc es un proyecto promovido por el Consorci del Montsec, ente local dependiente de la Generalitat de Catalunya. El Observatori Astronòmic del Montsec está situado a 1570 m de altitud en la Sierra del Montsec, en la zona norte de la provincia de Lleida, muy próximo al límite con Aragón.
El observatorio está equipado con el primer telescopio completamente robótico de Catalunya, de 80 cm de abertura, fabricado por Optical Mechanics, Inc. La cúpula es de la casa alemana Baader Planetarium y la instrumentación post-foco en una primera fase consiste en una cámara CCD de 2048x2048 píxeles de la casa Finger Lakes Instrumentation. Toda la gestión del Observatorio se realiza a través del software TALON, desde el que se controla el telescopio y la cúpula, y se leen los datos provenientes de la estación meteorológica y el GPS. También está dotado con un detector de tormentas, que evalúa la probabilidad de caída de rayos, y de un sistema de generación de energía, que alimenta todo el edificio.
El programa científico del observatorio será amplio, abarcando la observación de estrellas variables, el seguimiento de los ciclos de actividad de las estrellas de tipo solar, la búsqueda de planetas extrasolares, la observación de novas y supernovas y el seguimiento de fenómenos transitorios, entre otros.
El Observatori Astronòmic del Montsec es el equipamiento científico del Parc Astronòmic Montsec, proyecto más amplio que también incluye la construcción 2 del Centre d’Observació de l’Univers, un centro dedicado a la docencia y la divulgación de la astronomía y la geología.
El parc está gestionado por el Consorci del Montsec, ente local creado por la Generalitat de Catalunya y que engloba un conjunto de municipios de la región del Montsec, dos consells comarcals, la Diputació de Lleida, diversos Departamentos de la Generalitat de Catalunya, la Fundació Joan Oró y una asociación empresarial comarcal. El asesoramiento científico del proyecto proviene de una Comisión Científica formada por investigadores del Consorci del Montsec, la Universitat de Barcelona, el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya y la Fundació Joan Oró.
La inversión total realizada para ejecutar el proyecto del Parc Astronòmic Montsec ha sido de unos 4 millones de euros, correspondiendo 1.5 millones al Observatori Astronòmic del Montsec y 2.5 millones al Centre d’Observació de l’Univers. Las dos fuentes principales de financiación han sido el Departament d’Universitats, Recerca i Societat de la Informació de la Generalitat de Catalunya y los fondos FEDER de la Unión Europea. El resto de financiación se ha completado con subvenciones provenientes de la iniciativa europea para proyectos transfronterizos InterReg IIIA, el programa LEADER de la Unión Europea, el Pla Únic d’Obres i Serveis de Catalunya de la Generalitat de Catalunya y fondos propios del
Consorci del Montsec.
Las diversas campañas desarrolladas entre 1999 y 2002, y que permitieron realizar un estudio muy detallado de las condiciones de contaminación lumínica en la Sierra del Montsec, fueron posibles gracias al Plan Piloto para la evaluación y la reducción de la contaminación lumínica en Catalunya, que se enmarcaba dentro de un convenio firmado entre el Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona y la Universitat Politècnica de Catalunya. Este Plan Piloto fue puesto en marcha por el Departament de Medi Ambient con motivo de la redacción de la Ley 6/2001 de ordenación ambiental del alumbrado para la protección del medio nocturno y el Reglamento que la desarrolla.
El estudio se desarrolló en paralelo con dos metodologías completamente diferentes. Por un lado, el grupo del Departament de Medi Ambient-UB realizó medidas del fondo de cielo con un telescopio Schmidt-Cassegrain de 20 cm y una cámara CCD. Por otro lado, el equipo de la UPC realizaba un estudio estadístico de los alumbrados públicos existentes en los diferentes municipios de los alrededores de la Sierra del Montsec, que después podían ser comparados con los mapas del fondo de cielo obtenidos por el grupo de la UB. La principal conclusión de las diversas campañas de observación realizadas es que en la
ubicación del observatorio se conservan prácticamente inalteradas las condiciones de oscuridad natural del fondo de cielo. Este brillo del fondo de cielo es de origen natural, debido a las estrellas de fondo nuestra galaxia y al brillo nocturno de la alta atmósfera de la Tierra. Se ha podido comprobar que la observación de regiones densas de la Vía Láctea en el cenit hace subir el brillo del fondo También cabe destacar que estos buenos resultados en el brillo del fondo de cielo no sólo se obtienen en el cenit, sino también cuando se observa a más baja altura. La Sierra del Montsec se puede considerar muy oscuro.
El estudio derivado del Plan Piloto se completó con la realización de observaciones en una malla de puntos definida alrededor de la Sierra del Montsec, lo que permitió estudiar la degradación del fondo de cielo conforme nos alejamos de la Sierra. Estas observaciones han sido tenidas en cuenta en la definición del área de influencia del Punto de Referencia del observatorio, tal como figura explícitamente en el Reglamento de acompañamiento de la citada Ley 6/2001 del Parlament de Catalunya. Esta Ley asegurará en el futuro el mantenimiento de estas buenas condiciones para la observación astronómica en los alrededores de la Sierra del Montsec en general, y en el emplazamiento del observatorio en particular.
Estudios previos ya indicaban que las condiciones meteorológicas en la Sierra del Montsec debían ser buenas para la observación astronómica, ya que la Sierra está protegida de los frentes atlánticos por los Pirineos y suficientemente alejada de la costa mediterránea como para que lleguen frecuentemente los temporales de levante. No obstante, con el objetivo de corroborar estos optimistas datos previos, en 1999 se instaló una estación meteorológica automática que registraba la temperatura, la humedad, la velocidad y dirección del viento cada 30 minutos.
La principal conclusión después de diversos años de monitorización continuada es que, efectivamente, la ubicación del observatorio es un buen sitio desde el punto de visto meteorológico para la instalación de un observatorio astronómico. En concreto, la humedad se sitúa por debajo del 80% el 64% del tiempo. Por lo que respecta a la temperatura, las mínimas nocturnas se sitúan sobre los –(10-5)ºC y las máximas diurnas sobre los 25-30ºC .
Otro punto muy importante a estudiar es la presencia de nubes en la ubicación del observatorio. Las observaciones realizadas han consistido en la comparación de la irradiancia solar medida por la estación meteorológica en las horas centrales del día con la teórica fuera de la atmósfera. De esta manera se ha definido un índice de claridad durante el 72% del tiempo.
El Observatori Astronòmic del Montsec se caracteriza por el uso de la telemática para garantizar su funcionamiento en los modos de control remoto o robótico. Entendemos por telemática a la combinación de las telecomunicaciones y la informática para la comunicación de datos entre sistemas y dispositivos, mecanismo imprescindible para disponer de un equipamiento automático. Este equipamiento puede ser gestionado de forma remota o de forma robótica dependiendo de que las decisiones de funcionamiento las tome un usuario desde una máquina remota o las tome el propio sistema siguiendo unas pautas programadas, sin la necesidad de intervención humana. Para el caso de los observatorios y, en concreto, para el observatorio, la utilización de esta tecnología permite optimizar el tiempo útil para la observación astronómica y, como consecuencia, aumentar su rendimiento y disminuir los gastos de explotación.
A. El Telescopio
El OAM dispone de un telescopio de 80 cm de apertura fabricado por Optical Mechanics, con una configuración óptica Ritchey-Chrètien a f/9.6 y con una montura ecuatorial de tipo horquilla. Dispone de motores en los ejes de ascensión recta y declinación, para realizar automáticamente los movimientos de apuntado y seguimiento, y en el soporte del espejo secundario, para realizar el movimiento de enfoque.
También lleva acoplada una rueda de filtros motorizada con la capacidad de cambiar de forma automática el
filtro utilizado para cada observación. Colocados en la rueda de filtros, se encuentra un juego completo de filtros fotométricos del sistema Johnson-Cousins (U, B, V, R, I). Finalmente, el espejo primario está protegido con unas tapas de apertura automática mediante dos motores.
El control del telescopio se realiza a través del programa Talon (que trabaja en entorno Linux), proporcionado por la empresa fabricante del instrumento, y que permite el manejo del telescopio de forma presencial, desde la sala de control del observatorio, pero también la observación remota a través de Internet e incluso la observación robótica.
B. Cúpula
El observatorio dispone de una cúpula de 6.15 m de diámetro de la casa Baader Planetarium GMBH, la cual dispone de motores para realizar el movimiento en azimut y la apertura de las dos compuertas. Ambos motores son controlables automáticamente a través de una caja de control, facilitada por el mismo fabricante, que permite la comunicación con una de las tarjetas de control del telescopio, utilizando un cable de datos. A través de esta tarjeta el software Talon puede conocer y modificar el valor de la posición en azimut, facilitada por codificadores, y del estado de las compuertas (abiertas/cerradas), facilitado por sensores magnéticos. El software Talon utiliza un protocolo TTL para la comunicación con los controladores de los motores de la cúpula. Para asegurar el cierre de la cúpula, punto crítico del sistema, se ha diseñado un cierre automático que se activa si falla el cierre controlado por Talon.
C. Instrumentacion housekeeping
El seguimiento automático del estado del observatorio y su entorno (condiciones meteorológicas, sistema de suministro energético, etc.) se realiza mediante distintos dispositivos, con los cuales el sistema es capaz de comunicarse.
El seguimiento de las condiciones meteorológicas se lleva a cabo con dos estaciones distintas. Una de ellas, de la marca Davis, es controlada directamente por el software de control Talon, permitiendo una respuesta integrada de todo el sistema en el caso que estas condiciones sean adversas. Como sistema de redundancia, se dispone de otra estación meteorológica, propiedad del Departament de Medi Ambient de la Generalitat de Catalunya, los datos de la cual son utilizados para detectar posibles errores en la estación Davis. La comunicación con la estación meteorológica Davis se realiza a través de un puerto serie, que permite al software Talon conocer los valores de distintas variables críticas para el correcto funcionamiento y la seguridad del observatorio, como son la temperatura, la humedad, la velocidad del viento, etc. La validación de los datos recogidos utilizando la segunda estación meteorológica se hace de forma independiente al software Talon, ya que éste no dispone de tal prestación.
El sistema de suministro energético es un sistema autónomo formado por un grupo electrógeno y un conjunto de acumuladores con varios alternadores. El estado del grupo es analizado de forma continua por un programa informático en el cual comunica con el panel de control del grupo a través de un cable serie y una tarjeta de interfaz. El programa permite conocer el valor de distintas variables (nivel de combustible, temperatura del motor, etc.), prever los posibles fallos que pueden surgir en su funcionamiento y avisar a los responsables de mantenimiento del observatorio para que los resuelvan.
La autonomía del observatorio está condicionada por el consumo de combustible del grupo, el cual está previsto que permita un funcionamiento ininterrumpido durante un tiempo mínimo de tres semanas. En una segunda fase del proyecto se prevé la instalación de placas fotovoltaicas como sistema principal de generación de energía, con lo cual el grupo electrógeno pasará a ser un sistema de soporte y se ampliará el tiempo de autonomía.
Para la seguridad eléctrica de los elementos más críticos, se han utilizado tres Sistemas de Alimentación Ininterrumpidas, monitorizados continuamente por el sistema
informático. En caso de caída del suministro eléctrico, estos elementos aseguran un cierre controlado de los equipos informáticos que realizan el control del observatorio y el cierre de las compuertas de la cúpula.
Para el caso de tormenta eléctrica, también se dispone de dos pararrayos y de un dispositivo capaz de detectar la aproximación de una tormenta con una alta fiabilidad y unas horas de anticipación. Este elemento permite la desconexión controlada de todos los instrumentos conectados a la red eléctrica con antelación a la tormenta, evitando así posibles daños provocados por la caída de un rayo.
El control del dispositivo también se realiza a través del sistema informático de control, con una conexión con cable en serie. Finalmente, en el observatorio se dispone de una antena GPS de la marca Garmin, accesible por el software Talon a través de un cable serie, utilizada para la determinación de la base de tiempo con una elevada precisión. Los datos recogidos por esta antena determinan el momento de inicio y final de la observación nocturna, la programación de las distintas observaciones, cálculos realizados por Talon.
D. Sistemas de comunicaciones
El observatorio tiene un acceso a Internet de alta velocidad, requisito imprescindible para poder garantizar el control remoto del observatorio. El acceso se realiza a través de un radioenlace con la Universitat de Lleida, de 10 Mbps y de alta precisión, desde la que se accede al Anillo Científico, red de fibra óptica que une las universidades y centros de investigación de Catalunya. El sistema informático del observatorio utilizará el sistema de comunicaciones para la gestión del control remoto, para enviar las imágenes recogidas y para enviar avisos sobre el estado del observatorio.
La construcción del observatorio se realizó con el objetivo de disponer de un observatorio con la capacidad de obtener datos útiles y de alta calidad para la realización de estudios astrofísicos y de obtenerlos a través de un control remoto o de un control robótico, con las ventajas que esto supone. Para el funcionamiento con este tipo de control es necesario el uso de la telemática, de dispositivos preparados para ser controlados
automáticamente y de un control del entorno, sistemas todos ellos que deben funcionar con una alta fiabilidad. La complejidad de este conjunto de elementos ha comportado un largo proceso de diseño y definición para el observatorio.
El programa científico desde el punto de vista estrictamente astronómico se centrará en las observaciones ya clásicas para este tipo de instrumentos. Sin ánimo de ser
exhaustivos, citamos algunos:
• Búsqueda de planetas extrasolares
• Variabilidad estelar
• Estrellas de tipo solar, ciclos de actividad
• Fuentes eruptivas de alta energía
• Erupciones estelares
• Supernovas, novas
• Objetos del Sistema Solar
• Núcleos activos de galaxias
• Fenómenos transitorios
Sin embargo, y dado que la ubicación del OAM es idónea para la instalación de un observatorio atmosférico de referencia en Catalunya, también se pretenden realizar observaciones dentro de los siguientes campos:
• Seguimiento de la concentración del CO2 atmosférico
• Seguimiento del estado de la capa de ozono y medida espectral de la radiación solar UV
Además, el telescopio de 80 cm abre una nueva etapa en la docencia de la astronomía en Catalunya, en particular para alumnos universitarios de segundo y tercer ciclo. También se pretende utilizar el telescopio de manera puntual como herramienta para la divulgación de la astronomía entre el público general, aprovechando fenómenos puntuales (eclipses, observación de Luna y planetas, etc.). Esto último se realizará en estrecha colaboración con el Centre d’Observació de l’Univers, un centro para la docencia y divulgación de la astronomía y geología que se se ha construido en la falda de la Sierra del Montsec y que también forma parte del parc.
