Ingeniería estelar

El mayor y más potente telescopio milimétrico del mundo está en México...
Con un costo total de 130 millones
Armando Carranco

Es el Gran Telescopio Milimétrico (GTM), listo para escudriñar de dónde venimos. “Es posible que podamos observar rastros de la explosión que dio origen al Universo”, comenta el doctor Emmanuel Méndez, director del proyecto. Explica que la edad del Universo se calcula en 13,800 millones de años luz y con este telescopio esperan captar microondas de hasta 13,400 millones de años luz de distancia.

Este ojo gigante está considerado el mayor telescopio milimétrico de apertura simple del mundo, aunque no es el de mayor diámetro. Sus 50 m no se acercan a los 305 m de uno en Puerto Rico, ni a los 100 m de otro en Alemania de 100 m, o a los 76 m de un último en Inglaterra. Sin embargo, ninguno de ellos capta longitudes de onda menores que 1 mm.

El GTM cuenta con una gigantesca antena parabólica que capta longitudes de onda desde 0.85 hasta 4 mm. De la sala de instrumentos se envía la información por fibra óptica al Instituto Nacional de Astronomía, Óptica y Electrónica (INAOE), en Tonantzintla, Puebla, a 150 km de distancia, desde donde se controla la antena. De hecho, también podrá ser controlado desde la Universidad de Massachussets, Estados Unidos, que junto con el INAOE financia y participa del proyecto en un 30% (a México le corresponde 70% del presupuesto y por lo tanto de la operación). Y aunque su manejo será a distancia, en el sótano se han acondicionado habitaciones para astrónomos, sala, comedor, cocina, sala de TV, cuarto de primeros auxilios y almacenes, todo climatizado.

Una de sus características distintivas es que ha sido construido fundamentalmente por ingenieros y mano de obra mexicanos. Nadie apostaba por ello. La primera evaluación del plan se hizo en 1994, siendo secretario de Educación Ernesto Zedillo, quien más adelante sería presidente. Entonces se pensaba que las empresas y técnicos mexicanos sólo podrían ocuparse de una cuarta parte de las partidas de obra. La realidad demostró que podían hacer mucho más. Hoy, con poco más de 85% de la obra terminada, las empresas mexicanas y sus ingenieros han demostrado ser  los auténticos protagonistas.

Misión imposible

El reto de construir el telescopio no ha estado en su tamaño, sino en las extremas condiciones de trabajo durante casi diez años. Méndez explica que a esta altura  (4,581 m) el oxígeno disponible es 40% menor que a nivel del mar, por lo que los trabajadores rinden la mitad. “Es muy fácil perder la concentración por la falta de oxígeno”, comenta. Además, la presión atmosférica afecta al aparato cardio-respiratorio, por lo que el avance es mucho menor que en condiciones normales. Para añadir emoción, las ráfagas de viento y los relámpagos en la cima son asuntos cotidianos.

Los trabajadores sufrían una suerte de selección natural cuando llegaban a la obra. “Hubo de todo”, explica el ingeniero Luis Villanueva, gerente del GTM. “Algunos sólo se quedaban unas horas, otros tres días y otros se adaptaban desde el primer instante”. Por si acaso, Villanueva dice que contaron siempre con una ambulancia y material de emergencia. Hasta 250 trabajadores estuvieron simultáneamente en la construcción del telescopio.

El transporte de las herramientas, materiales y maquinaria hasta la cima de una de las montañas más altas de México fue otro desafío. De hecho, la obra comenzó con la construcción de un camino de terracería, prolongación del antiguo camino para acceder al refugio de alpinistas del Pico de Orizaba, el más alto de México.

Las máquinas comenzaron a mover la tierra en febrero de 1997. Algunos tramos en el camino que se encharcaban fueron adoquinados, y la Comisión Federal de Electricidad (CFE) tendió una línea eléctrica con una potencia inicial de 1 MW. Se habilitaron áreas de apoyo como bancos de tiro y acarreo de material, nivelación de terreno, plataformas para los instrumentos de medición del INAOE, casetas de vigilancia, control de inventarios y hasta una planta de concreto de Cemex. Pero además tuvieron que luchar contra el viento. “La antena es una auténtica vela de 2,000 m2”, explica Méndez. Hubo que hacer un gran esfuerzo para mantenerla erguida, imprescindible para su colocación. El terreno en la cúspide añadía más dificultad. “El suelo en la cima era un espagueti a la boloñesa. La carne eran las enormes rocas y el espagueti una arena muy suelta”, comenta Méndez. Tardaron dos años en cimentarlo. La Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil de la CFE removió 26,397 m3 de tierra.

La construcción más precisa
La encargada de llevar a la realidad el proyecto fue la alemana MAN Technologie, con amplia experiencia en el diseño de estos aparatos. Al ser una obra de características tan particulares, y de 2,500 toneladas de peso, la exactitud y la precisión eran claves. Las tolerancias de obra civil eran de ±3 mm, siete veces más estrictas que una obra promedio. Para componentes de acero se solicitaban precisiones tres veces mayores y para la pista de rodamiento de la antena hasta diez veces mayores. Irónicamente, la construcción fue llamada la etapa low-tech, mientras que la de colocación y prueba de los instrumentos fue la de high-tech.

A simple vista parece un telescopio convencional, pero no lo es. Al girar cubre toda la bóveda celeste y puede apuntar en horizontal hacia cualquier lugar. La antena está sobre un trapecio y gira 360º sobre su propio eje impulsada por cuatro ruedas en cada uno de los cuadrantes. La estructura completa gira sobre una pista de acero de alta resistencia de 40 m de diámetro, compuesta de 20 segmentos que fueron construidos con tolerancias de 0.1 mm. La fricción de los rodamientos con la pista se solucionó con aceros calculados para que su desgaste sea parejo y muy lento. Para controlar el ángulo de giro con toda exactitud, cada rueda tiene un motor individual y su propia rueda de engrane.

Igual ocurre en vertical. Para que pueda girar y no se caiga por las 640 ton que pesa el plato, se construyeron contrapesos metálicos huecos de forma semi­circular. Cada uno se rellenó con 300 ton de concreto elaborado con agregado de piedra de barita para aumentar su peso.

Los cimientos —5,600 m3 de concreto reforzado—, tienen 40 m de diámetro y están compuestos por 37 pilares de concreto hincados a 18 m de profundidad. La estructura general resistirá sismos de hasta 9.5 grados Richter, el máximo registrado en el planeta (Valdivia, Chile, 1960), y vientos de hasta 250 km/hora.

La soldadura de la estructura metálica fue otro de los puntos críticos debido al viento, las bajas temperaturas y los extremos niveles de humedad de la zona de obra. Los experimentados soldadores ensayaron días completos los trazos antes de aplicarla, conscientes de que en la montaña ni siquiera sus movimientos corporales serían iguales.

El momento culminante de la obra fue el izaje de la antena, cuya estructura fue ensamblada en el piso a unos metros de su posición final. Se lo encargaron a una mexicana, ESEASA, que en ese momento trabajaba en el segundo piso del Periférico de la Ciudad de México. La operación duró más de seis horas por el peso y tamaño del plato, la exactitud y la  tolerancia de ±1 mm en su posición.

“En Greenbank, Virginia, una operación similar terminó en tragedia, el telescopio se les volteó en el momento de levantarlo”, explica Méndez Palma. Se hicieron simulaciones en computadora porque no había margen de error. Mientras, la CFE rellenaba una cavidad para evitar que alguna de las grúas se hundiera.

El día de la colocación el clima cambió radicalmente. Cayó una fuerte nevada. Las grúas tenían que regresar a la capital, no se podía esperar. “No se veía más allá de 4 o 5 m”, recuerda Villanueva. “La colocamos a ciegas”.Afortunadamente contaban con los instrumentos más precisos en los que apoyarse.

“Parecía una mala broma”, concluye. Al terminar la operación se despejó el cielo. “Fue una proeza de los ingenieros mexicanos.”

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