Desarrollo Instrumental en la Unidad

El IAA, prácticamente desde su origen, inició sus actividades en el desarrollo instrumental, participando, conjuntamente con el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) , en el diseño y construcción de dos cargas útiles para cohetes de sondeo consistente en sendos fotómetros de cuatro canales (l = 1.27, 1.58, 1.65 y 1.75 mm), denominadas FOCCA I y II, para el estudio de la luminiscencia nocturna de la alta atmósfera ("nightglow"). Estas cargas fueron lanzadas entre los años 1982 y 1983 en cohetes tipo Petrel desde las instalaciones que posee el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) en El Arenosillo (Huelva). El éxito en los resultados de una de ellas fue importante para la continuación de dichas experiencias en el IAA.

Así, posteriormente, se diseñó una tercera carga útil denominada FOCCA-S (fotómetro de cuatro canales sesgados), formada por cuatro fotómetros infrarrojos (cubriendo las mismas longitudes de onda que los FOCCA I y II anteriormente citados) colocados en posición transversal respecto del eje del cohete. En el período de 1982-1988 se siguió trabajando en cargas útiles nuevas, construyéndose dos fotómetros para la medida de emisiones infrarrojas del oxígeno, FEIROX (l = 1.27 mm) y FEIROH (l = 1.68 mm), que forman parte, junto con diez fotómetros de la Queen's University de Belfast y el IAA, de dos cargas útiles que cubren el rango espectral desde el ultravioleta al infrarrojo cercano para la medida del "nightglow". La primera de estas cargas fue lanzada con éxito en octubre de 1993 a bordo de un cohete español INTA 300B, mientras que la segunda se lanzó también con éxito en abril de 1994 a bordo del mismo tipo de cohete.

Dentro de la línea de desarrollo instrumental para el estudio de atmósferas planetarias, además de las ya mencionadas cargas útiles para el estudio de la alta atmósfera terrestre, se ha trabajado también en el desarrollo de instrumentación espacial para el estudio de atmósferas de otros planetas en colaboración con otros países y agencias espaciales. Éste es el caso de la participación en el Planetary Fourier Spectrometer (PFS) , que forma parte de la misión MARS-96, satélite ruso a Marte. En este caso, se ha diseñado tanto la unidad de control para la adquisición de los datos obtenidos a nivel de prototipo, así como la unidad de control central para la gestión de procesos y datos, las comunicaciones con el resto del instrumento y plataforma y pruebas de funcionamiento del modelo de ingeniería tanto a nivel de placas como integrado.

También se ha participado en el Permitivity Wave Analizer (PWA), experimento del instrumento Huygens Atmospheric Structure Instruments (HASI) de la misión CASSINI/HUYGENS , con destino a Saturno (CASSINI) y a su luna Titán (HUYGENS). Más concretamente, en el PWA, se ha realizado su diseño analógico, el seguimiento de la construcción del modelo de ingeniería (electrónica y mecánica), obteniendo la responsabilidad de la realización del modelo de vuelo, las integraciones, diferentes pruebas, así como la participación en la definición de las diferentes interfases.

Durante el período 1989-1993, por medio de un convenio específico entre el Instituto Geográfico Nacional (IGN) y el CSIC, el IAA participa en el mantenimiento y desarrollo del nuevo control del telescopio español de 1.5 m de la Estación de Observación de Calar Alto (EOCA) , así como de nueva instrumentación asociada.

En lo que hace referencia al Observatorio de Sierra Nevada OSN, en el período comprendido entre los años 1982 y 1988 se automatizó el telescopio Steavenson. Para ello se realizó un prototipo basado en un ordenador personal Apple II, que simulaba las pulsaciones de tecla de la raqueta manual y realizaba el conteo de pulsos de los motores paso a paso, para no alterar la electrónica de control original. Por este sencillo procedimiento, tras un apuntaje manual a una estrella conocida, se podía disponer de lectura digital de coordenadas y realizar movimientos relativos muy precisos, tal como se requería para la realización de fotometría diferencial. Una vez comprobada la eficacia del método, se diseñó y construyó un módulo de control de telescopio, capaz de realizar las mencionadas funciones y muchas más. Así se podían programar listas de objetos con sus coordenadas, realizar secuencias de apuntaje automático y comunicar en ambos sentidos el telescopio con un ordenador de propósito general.

Otros módulos desarrollados en el IAA para la consola del telescopio Steavenson fueron una unidad horaria capaz de proveer tiempo universal, tiempo sidéreo local, día juliano y temporizaciones diversas, y los controladores de instrumentos: el controlador del fotómetro Strömgren y el controlador del fotómetro People's. Todos los módulos estaban interconectados mediante un interfase paralelo, aún sin homologar, y que sería adoptado como la norma IEEE488 poco más tarde.

La filosofía de funcionamiento de esta consola se basaba en tres modos fundamentales: manual, semiautomático y remoto. Cada instrumento conservaba la capacidad de trabajar en modo totalmente manual, si bien su controlador tenía conocimiento de las acciones manuales y eventualmente podía imprimir datos, leer o transmitir información a otros módulos, etc. El segundo modo de funcionamiento era semiautomático. En éste se utilizaban las capacidades inteligentes del módulo para realizar funciones complejas, como secuencias de medidas programables, etc. El tercer modo, el más comúnmente utilizado, era el modo de control remoto. En este modo un ordenador de propósito general, concretamente un HP9816, a modo de controlador general de consola, mediante un programa interactivo de control integrado, coordinaba la acción de todos los módulos en tiempo real. Así, éste era capaz de leer el reloj de tiempo universal y sidéreo, transmitir la hora y las secuencias de objetos almacenadas en catálogos al controlador de telescopio, ordenar a través de éste los movimientos del telescopio, girar la cúpula, mover los actuadores del fotómetro, iniciar y detener la fotometría, registrar los datos, etc. Gracias al control integrado de todos los instrumentos se podían realizar incluso funciones coordinadas como autocentrados, moviendo el telescopio y midiendo simultáneamente con el fotómetro. Por otro lado, el controlador de consola permitía visualizar la fotometría, con tratamiento estadístico y gráfico, en tiempo real, así como obtener información procesada adicional, con varias clases de coordenadas, masa de aire, coeficientes de extinción, magnitudes e índices de color estimados, etc.

Mediante el acuerdo en 1987 entre la Academia China de Ciencias y el CSIC, el Instituto obtuvo en propiedad dos telescopios de 0.9 m y 1.5 m, respectivamente, para su instalación en el OSN. El IAA asumió todo el diseño electrónico y electro-mecánico del conjunto, construyéndose dos consolas para el control automático de dichos telescopios. Estas consolas están basadas en un sistema modular del microprocesador 68000 de 16 bits con el bus VME. Se han diseñado y construido también una cámara intensificada para el autoguiado de los telescopios, así como una cámara de tipo fotométrico basada en CCD, con toda la electrónica de control y adquisición necesarias para ser incluidas dentro del entorno de control de las consolas de mando de los dos nuevos telescopios. Se está trabajando también en el diseño y construción de la electrónica de control de un espectrógrafo multiobjetos (ALBIREO) desarrollado mecánica y ópticamente por el Observatorio de París-Meudon (Francia) , con destino al OSN. Este espectrógrafo está dotado de tres modos de funcionamiento con un sistema de adquisición basado en CCD. El primer modo es el clásico espectro de rendija que se encuentra motorizada para regular su apertura. El segundo modo, denominado ARGOS, consiste en un mazo de fibras dispuesto geométricamente en forma de exágono que permite cartografiar espectralmente una porción del cielo de hasta 16" de extensión. Y por último, el modo MEDUSA que permite el estudio espectral simultáneo de hasta cuarenta objetos en el cielo dentro del campo de visión del telescopio. En los últimos años se ha trabajado en el desarrollo de una cámara fotométrica basada en un chip Thomson tipo CCD de 512x512 pixeles. Esta cámara ha sido desarrollada íntegramente en el Instituto y se encuentra en fase de caracterización óptica y astronómica.