El Observatorio de Arecibo:
Un recurso incomparable para Puerto Rico y el mundo


El Nuevo Rubui, año 1, número 2, marzo 2000, página 9

Por Dr. Brett Isham Rosenwald



El Observatorio de Arecibo nació en la primera parte de la época espacial, como una chispa en la mente de Dr. Bill Gordon, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Cornell, ubicada en el pueblo de Ithaca en el estado de Nueva York. Era el año 1957, meses antes del lanzamiento del Sputnik, la primera nave espacial. Gordon se dio cuenta de que un radar suficientamente poderoso sería capaz de detectar los electrones libres en la ionosfera, la cual es la capa más alta de la atmósfera y que forma la parte del espacio más cercana a nuestro planeta, la misma región en que navegan los satélites. Gordon descubrió que a través de observaciones con un radar de los electrones espaciales es posible hacer medidas de la temperatura, densidad, y composición de la ionosfera.

Gordon recibió los fondos necesarios ($3 millones) de la Agencia de Proyectos Avanzados (una agencia del gobierno federal conocida como ARPA por sus siglas en inglés), a través del Laboratorio de Investigaciones de la Fuerza Aérea. Por lo tanto, el Observatorio nació como proyecto militar, al igual que la Internet y el sistema de navegación mundial GPS (Global Positioning System). Gordon seleccionó a Puerto Rico como lugar para el Observatorio por ser un sitio interesante para observaciones atmosféricas (entre el ecuador y los polos), por tener sumideros naturales que permitieran construir una antena de 1000 pies (305 metros) en diámetro a un costo no muy alto, y porque Puerto Rico era parte de Estados Unidos con una situación política estable. La construcción del Observatorio sucedió entre los años 1960 y 1963.

Desde 1970, el Observatorio ha recibido todo el apoyo de agencias civiles, principalmente de la Fundación Nacional de las Ciencias (NSF). Además, la NASA contribuye con una asignación económica especial. Las instalaciones del Observatorio están y siempre han estado disponibles para científicos de cualquier país del mundo. El acceso a las mismas se basa solamente en la calidad de las propuestas para investigaciones cientificas. En ningún momento se han realizado proyectos secretos en el Observatorio, y el público en general tiene acceso a todos los resultados de los trabajos de investigación.

Desde el punto de vista histórico, la idea del Observatorio es parte integral del desarrollo de la ciencia de ondas radiales. La teoría fue desarollada por varios físicos. El más famoso es el científico inglés James Maxwell por sus ecuaciones fundamentales para ondas electromagnéticas publicadas en el año 1873. En los años 1880 el alemán Heinrich Hertz realizó las primeras transmisiones de ondas radiales en su laboratorio, y en 1887 estableció que son un tipo de onda electromagnética. En 1901, dos años antes del primer vuelo de los hermanos norteamericanos Orivile y Wilber Wright, el italiano Guglielmo Marconi llevó a cabo la primera transmisión a través del Océano Atlántico. La transmisión de Marconi era una de las primeras evidencias experimentales de que existe una capa eléctrica en la atmósfera más alta de la tierra. Por este logro recibió el Premio Nobel en 1909.

La prueba final de que existía la ionosfera llegó en el año 1925, en un experimento hecho por dos físicos norteamericanos, Gregory Breit y Merle Tuve. En este experimento se utilizó por primera vez un método en que se transmitieron pulsos de ondas radiales y recibieron los ecos con la misma antena. El método que utilizaron se conoce hoy día como radar (por las siglas en inglés de radio detection and ranging), y la capa que discubrieron se conoce actualmente como la capa E de la ionosfera. En otros experimentos realizados poco después, el gran científico inglés, Edward Appleton, demostró la existencia de otra capa ionosférica aún más alta, conocida hoy día como la capa F. En el año 1947 Appleton recibió el Premio Nobel por su descubrimiento. Años después, la exploración de la ionosfera formó la meta de la construcción del Observatorio, y el método de radar formó la herramienta principal de muchas de sus investigaciones. Además, el descubrimiento del radar era un desarrollo técnico sumamente importante al hacer posible el triunfo inglés en la batalla aérea de Gran Bretaña en la Segunda Guerra Mundial.

También se realizan en este período desarrollos en los campos de la física, de la astronomía, y de los estudios del sistema solar muy importantes para las ciencias radiales. En 1897 el científico inglés Joseph John Thomson descubrió el electrón y que las ondas electromagnéticas, que incluyen las ondas radiales, se reflejan de los electrones con una intensidad que no depende de su frecuencia. Este es el hecho básico que hace posibile los radares ionosféricos y por el cual recibió el Premio Nobel en 1906. En 1931, Karl Jansky, ingeniero eléctrico de los Laboratorios Bell en Nueva Jersey, descubrió la radiación radial celestial como parte de sus investigaciones de las fuentes del ruido natural en las líneas telefónicas. Su primera detección fue del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Además, en el año 1946, tres científicos húngaros e ingleses, Z. Bay, J. H. Dewitt Jr., y E. K. Stodola, realizaron las primeras observaciones de otro cuerpo del sistema solar con radar a través de su detección de ecos radiales reflejados de la luna. El concepto del Observatorio era una extensión natural de todos de estos descubrimientos y desarrollos.

En 1963 los científicos atmosféricos empezaron con sus observaciones de la ionosfera y con el desarrollo de una teoría detallada de las interacciones entre las ondas radiales y los electrones e iones de la ionosfera. Esta teoría, desarrollada por los científicos Jules Fejer de Hungría, Tor Hagfors de Noruega, James Dougherty de Inglaterra, y Donald Farley de los Estados Unidos, todavía es la más precisa del campo de remote sensing de los gases y forma la fundación de las observaciones atmosféricas hechas diariamente en varios observatorios atmosféricos mundiales.

Desde entonces, los científicos del Observatorio han seguido añadiendo campos nuevos de investigación en las ciencias radiales y espaciales. Prominentes entre ellos son observaciones de las capas neutrales de la atmósfera, de la región de transición de la atmósfera neutral a la atmósfera ionizada, de planetas en nuestro y otros sistemas solares, de las estrellas de neutrones conocidas como pulsares, de la estructura del universo, y de las ondas gravitacionales. Los primeros mapas del planeta Venus, cuya superficie está siempre escondida bajo una capa impenetrable de nubes, fueron hechos con el radar de Arecibo, y la NASA utilizó el radar para hacer mapas detallados de los sitios en la luna en que aterrizaron los astronautas en los años sesenta y setenta. La investigación de las ondas gravitacionales de Joeseph Taylor y Russel Hulse de la Universidad de Princeton formó la base para su selección como recipientes del Premio Nobel en el año 1993. Además, científicos como Jill Tarter de la Universidad de California utilizan el Observatorio para la búsqueda de civilizaciones tecnológicas en otros sistemas solares, un proyecto conocido como SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence). Ella y su proyecto fueron la inspiración para la película "Contact", filmada en parte en el Observatorio en el año 1996.

Durante su existencia, el Observatorio ha experimentado dos mejoramientos mayores, en los primeros años de la década setenta y en los años noventa. Todavía tiene la antena con forma de plato más grande del mundo, y aún no ha alcanzado su potential máximo. Hoy día se utiliza por separado y también como parte de redes mundiales de radares atmosféricos y de telescopios radioastronómicos.

El trabajo del Observatorio todavía está en el primer lugar del mundo científico sea en el campo de las investigaciones o en los desarrollos técnicos más avanzados del mundo científico. A fines de febrero se celebrará en el Observatorio una reunión científica con la meta de construir un nuevo telescopio radial con un tamaño viente veces más grande que el del Observatorio de Arecibo. Este proyecto es conocido como el Arreglo de un Kilometro Cuadrado, el Square Kilometer Array o SKA.

Después de casi treinta años, se planea construir un telescopio más sensitivo que el de Arecibo, pero hecho con la experiencia acumulada que ganó la comunidad científica durante los muchos años de investigaciones aquí en nuestra Isla. Y no debemos preocuparnos porque el SKA eclipsará nuestro Observatorio, ya que éste seguirá con sus investigaciones especiales e inovaciones únicas por muchos años más.