El tamaño del espejo primario en un telescopio es muy importante: cuanto mayor sea, mayor es su poder captador de luz. De ahí que telescopios como el GTC sean clave para la investigación astronómica de los próximos años. Pero, además del espejo primario, que recoge la luz que le llega del cielo nocturno, el GTC cuenta con un espejo secundario y un espejo terciario. El secundario redirige la luz al foco Cassegrain o al espejo terciario, que, a su vez, la envía a los focos Cassegrain acodados o a los focos Nasmyth, lugares donde están ubicados los instrumentos científicos.

El espejo primario

Para alcanzar una superficie de más de 10 metros de diámetro en un espejo primario, es prácticamente imposible contar con una sola pieza ya que, por un lado, existe un límite tecnológico en el tamaño de los espejos (alrededor de 8 m) y, por otro, entrañaría serias dificultades transportar un espejo de este tamaño, así que, en el caso del GTC, se optó por la técnica de espejo segmentado, dividiéndolo en 36 piezas.

El GTC pertenece, por tanto, a una generación de telescopios de espejo primario segmentado que, a su vez, aplica la tecnología de espejos delgados con el fin de reducir su peso. Formado por 36 espejos vitrocerámicos hexagonales de 1,90 m entre vértices, 8 cm de grosor, y 470 kg de peso cada uno, funcionará en todo momento como una sola superficie cuasi hexagonal de 11,3 m de extremo a extremo (equivalente a la superficie de un espejo circular de 10,4 m de diámetro), con una separación máxima entre segmentos adyacentes de 3 mm.

Los bloques de estos 42 segmentos hexagonales (36 más 6 de repuesto) han sido fabricados en Alemania y pulidos por una empresa francesa con un límite de error superficial de 15 nanometros (millonésima de milímetro), es decir, un tamaño 3.000 veces más fino que un cabello humano.  Estos 36 espejos hexagonales se coordinan para mantener estas precisiones en el telescopio gracias a una red de mecanismos y sensores fabricados por empresas españolas, algunas de ellas canarias.

El material del que están compuestos los segmentos del espejo primario, el ZERODURTM, es un tipo de vitrocerámica cuya característica principal es su bajo coeficiente de expansión térmica. Esto implica que la dilatación y contracción de los espejos por los cambios de temperatura serán prácticamente nulas y, por lo tanto, la deformación del espejo será casi inapreciable.

Los 36 espejos hexagonales que forman el espejo primario se instalarán en el telescopio de forma paulatina durante la fase de ajustes. Para el inicio de esta fase (Primera Luz) se han instalado los primeros seis segmentos.

El espejo secundario

El espejo secundario recoge la luz del primario y puede reenviarla directamente hacia el foco Cassegrain o hacia el espejo terciario (para que llegue a los focos Nasmyth y Cassegrain acodados).

El GTC cuenta con un espejo secundario válido para observar en el rango óptico y en el infrarrojo. Está fabricado en substrato de berilio (un material mucho más rígido y ligero que el vidrio) y recubierto con una capa de níquel. Con una forma cuasi-hexagonal (adaptada a la forma del espejo primario), una superficie hiperbólica convexa, un peso de tan sólo 38 kg, y una dimensión de 1,2 m de diámetro, éste espejo cuenta con las prestaciones tecnológicas más avanzadas.

Los complejos mecanismos de movimiento y control del secundario permiten corregir vibraciones y, sobre todo, hacer medidas diferenciales en el rango del infrarrojo térmico (dentro del infrarrojo, la radiación con longitud de onda más larga). Ésta técnica, que también se denomina basculación, (chopping en inglés) precisa que el espejo secundario oscile rápidamente, unas 5 veces por segundo, para comparar dos zonas próximas del cielo y, así, poder detectar objetos con brillo mucho más débil que el brillo intrínseco del cielo.

El espejo terciario

La luz debe hacer un recorrido muy preciso una vez que ha sido reflejada por el espejo primario y el secundario. Por ello existe un espejo terciario que “irrumpe” en el camino de la luz y la puede enviar a los distintos focos, donde se pueden colocar diversos instrumentos. Concretamente, el espejo terciario tiene la misión de enviar el haz de luz a los 4 focos Cassegrain acodados y a los 2 focos Nasmyth.

El diseño del terciario planteó en su momento, dos problemas: primero, ¿cómo hacer que llegue la luz desde el espejo secundario directamente al foco Cassegrain si en medio se encuentra el espejo terciario? Y en segundo lugar, ¿cómo hacer que el espejo terciario dirija la luz hacia los 4 focos Cassegrain acodados y los 2 focos Nasmyth cuando y según convenga?

El diseño adoptado es el de un espejo con “ascensor” capaz de girar en torno a su eje para dirigir la luz a los diferentes focos. Se trata de un espejo con basculación automática que se desliza por unas guías y que se “aparca”.

PRIMERA LUZ

Se llama "Primera luz" a las primeras captaciones de luz estelar que se realizan con el telescopio al iniciar la fase de ajustes o Commissioning, que dura alrededor de un año. El "Día Uno" es la fecha a partir de la cual, tras esa fase de pruebas y puesta a punto, el telescopio comienza a ser utilizado por la comunidad astronómica a la que va a servir. El año 2007 estará dedicado a esta fase de ajuste y será a partir de principios de 2008 cuando el telescopio sea usado por toda la comunidad científica. 

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