Transcript Radioastronomía: Un Proyecto para Institutos Tecnológicos Stanley Kurtz Centro de Radioastronomía y Astrofísica UNAM, Campus Morelia.

Radioastronomía:
Un Proyecto para
Institutos Tecnológicos
Stanley Kurtz
Centro de Radioastronomía y Astrofísica
UNAM, Campus Morelia
Bosquejo de la presentación
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Por que hacer radioastronomía
La importancia de la ingeniería para la
radioastronomía
Un proyecto para involucrar institutos
tecnológicos en la radioastronomía
El Espectro
de Radiación
Electromagnética
c = 
De hoy en día se utiliza
todo el espectro para
observar los astros
Halo
Usted
está
aquí
Bulbo
Disco
Vivimos en el disco de una galaxia espiral;
Polvo en el disco oculta otros astros en luz visible
Algunos astros solo emiten
en radio-ondas; no emiten
en luz visible
•Azul: luz visible
con telescopio de
Monte Palomar
•Rojo: radio ondas
con telescopio
Very Large Array
Galaxia elíptica NGC5532
Júpiter
Visto en luz visible
En
Rayos-X
En
Radio
Pulsares: estrellas de neutrones con rotación rápida
Faro de radio ondas
Estrella
Campo magnético
Eje de rotación
La Radioastronomía: Una ciencia iniciada por ingenieros!
Karl Jansky, Ingeniero Eléctrico
Laboratorios Bell 1931
Proyecto para identificar origen
de ruido en telecomunicaciones
trans-Atlánticas
Primera detección de radio ondas
provenientes del espacio
Reconoció que el ruido provenía
de la dirección del centro galáctico
Sistema de 20 MHz o sea  = 15m
La 2a Guerra Mundial:
Un fuerte impulso para Radio Astronomía por el RADAR
Desarrollo de antenas y electrónica para microondas
Actualmente se usan técnicas de radio en muchas maneras:
Televisión y radio satelital
Sistemas GPS
Teléfonos celulares
Wi-Fi
RFID
RADARes meterológicos
Percepción remota
Control de sondas
Comunicación interplanetario
Escaners policiacos/militares
Ingeniería Mecánica
El Gran Telescopio Milimétrico
50 metros de diámetro
rms de superfice de 60 m
Haz de 5 seg de arco

Apuntar con precisión
de 1 seg de arco o sea
0.3 mili-grados
Aun con:
Expansión térmica
Carga por nieve
Viento hasta 30 km/h
Desviaciones de rieles
Juego de engranes
Relajamiento del suelo
Deformación gravitacional
Green Bank Telescopio
Plato parabólico de 100 x 110 m
Peso de 7300 toneladas
2004 paneles en la superficie de 7854 m2
Superficie de 100 m rms
Espejo secundario de 8 m de diámetro
53,000 kN vs 72,000 kN
16 ruedas en 4 bogies
c/u con dos motores de
de 2 mm
30 HP Tolerancias
en posiciónes de
ruedas y engranes
Ingeniería Eléctrica
Encoders
Control de antenas
Motores CA/CD
Servos
Ingeniería Electrónica
Receptores criogénicos
Detectores
Redes complejas
Sistemas de microondas
La Microelectrónica
LNA para 2 GHz
Triplador: 1 mW de
74 a 88 GHz
Mezclador: +19 dBm
LO con 10 dB pérdida
LNA para 11-34 GHz
2 x 0.7 x 0.1 mm
DSP: La nueva frontera de radio astronomía
Como construir telescopios en la época de Moore
Solución:
Diseño de
D - chico, N - grande
Muchas antenas, no muy grandes,
con un super-correlador
Antenas
inteligentes
DSP: manera rápida y barata para arrancar proyectos de instrumentación
Muestreo hasta 40 Gmuestras por seg
ADC de 2 hasta 9 bits
Software Defined Radio
FPGAs / ASICs / GPUs
Formación digital de haces
Espectrómetros
Detectores
Filtros
Conversión de frecuencia
Computación
El EVLA: 27 antenas c/u 25 metros de diámetro
5 Tflop operación
2 Tbyte de datos cada día
Transferencia de datos
Visualización de datos
Análisis automático de datos
Desarrollo de algoritmos
Programación de sistemas de control
El Radiolaboratorio del CRyA
Proyectos de:
Radio telescopía
Radio instrumentación
Electrónica digital, electrónica RF
DSP
Microcontroladores
Programación
y más….
Radio Jove: Un proyecto para Michoacán
Proyecto iniciado por la NASA
Observaciones de tormentas solares
y tormentas en Júpiter
Dirigido a los niveles de preparatoria y
licenciatura
Practicas de:
Electrónica
Antenas
Análisis de datos
Interferencia a radio frecuencias
y muchísimos más….
¿En qué consiste?
Antena
Receptor
Datos finales
PC
¿En qué consiste - específicamente?
Antena dipolar para 20 MHz o  = 15m
Longitud es 7.5 metros
Altura aproximadamente 3 metros
Fabricado de alambre + PVC + cable coaxial
Kit lleva alambre+cable pero NO la montura
Receptor de conversión directa para 20 MHz
Se lo compra de la NASA en forma ‘kit’ o ya
armado; filtro y calibrador son opcionales
Una PC cualquiera, no tiene que ser de alto
rendimiento. La interfaz con el receptor es
por
la tarjeta de sonido. De preferencia, debe de
tener el programa Sky Pipe II instalado para
adquisición de datos y una conexión a la red
¿Por qué ahora?
No observamos
el Sol, sino las
tormentas que
se ocurren en la
superficie de este
El Sol quieto
El Sol activo
El ciclo solar tiene un
periodo de 11 años
Ya estamos entrando a
la temporada de mayor
actividad
Se espera un máximo
en
¿Qué proponemos?
1. Que cada tecnológico compre su kit para armar un radio telescopio
2. Que la UNAM ofrezca una serie de talleres de capacitación para
informar a los profesores sobre el uso de los radio telescopios
3. Que los institutos tecnológicos entren como parte de la Red Mexicana
de radio telescopios, subiendo sus resultados a un portal de la web,
que se está desarrollando en el CRyA
4. Que mantengamos un estrecho vínculo entre los tecnológicos y el
CRyA para dar seguimiento al proyecto, plantear nuevos proyectos,
y desarrollar nuevas oportunidades didácticos para los estudiantes
de los tecnológicos
¿Qué ofrece el CRyA?
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Asesoría técnica
Talleres de capacitación
Portal de red para difundir los resultados
Conferencias en sus planteles
¿Qué tiene que poner los Tecnológicos?
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Comprar el equipo (aprox 5 mil pesos)
Proporcionar computadora y conexión a la red
Tener espacio para antena + computadora
Mantener el radiotelescopio funcionando
¿Existen alternativas más económicas?
Costo de 100 pesos