La escuela de óptica en Córdoba (I)

S. Paolantonio

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Hasta donde se tiene conocimiento, el desarrollo de la óptica y en particular el diseño y construcción de instrumentos ópticos en Argentina esencialmente se inició en los primeros observatorios astronómicos. Dado que estas instituciones tuvieron su origen en el siglo XIX, momento en que las observaciones eran mayoritariamente visuales y fotográficas, surgieron naturalmente necesidades relacionadas al trabajo con esta rama de la física y la tecnología.

El presente escrito se limitará a describir los más importantes desarrollos en óptica llevados adelante en el primer establecimiento astronómico del país, el Observatorio Nacional Argentino, hasta aproximadamente mediados del siglo XX, dejando para una próxima oportunidad el abordaje de lo realizado en el Observatorio Astronómico de La Plata, la otra institución científica argentina que dominó la astronomía en este período.

En las primeras décadas de existencia del observatorio cordobés, fundado en 1871, se efectuaron especialmente tareas vinculadas al armado, uso, mantenimiento y adaptación (a las necesidades de cada proyecto de investigación) de los diversos dispositivos ópticos, todos adquiridos a reconocidos fabricantes de Europa y Estados Unidos.

Esta situación se vio modificada en 1909, luego que asumiera la gestión del observatorio el Dr. Charles D. Perrine. El nuevo director emprendió varios proyectos relacionados con el diseño y fabricación de elementos y dispositivos ópticos, constituyéndose como el principal exponente de lo producido en esta época el reflector de 76 cm de diámetro, hoy denominado “Perrine”.

Una segunda etapa en el desarrollo de la óptica en Córdoba, da comienzo en 1937, luego de la jubilación de Perrine, con la contratación del Dr. Enrique Gaviola y de Ricardo Pablo Platzeck (Milone, 1979; 147-148). A partir de ese año se multiplicaron los proyectos y construcciones de dispositivos ópticos, siendo el más emblemático el espectrógrafo de reflexión destinado al gran telescopio de la Estación Astrofísica de Bosque Alegre. También se iniciaron los estudios teóricos en este campo, en parte vinculados a la formación del Grupo de Física Teórica, destacándose la publicación del método de “la cáustica” para el control de superficies ópticas.

Los  trabajos en óptica continuaron llevándose adelante en la institución hasta la actualidad sin interrupción, pero con marcados altibajos a lo largo del tiempo.

Primera etapa

El equipamiento observacional adquirido en el Observatorio Nacional Argentino durante las primeras décadas, consistió principalmente en diversos telescopios. Todos los instrumentos, en particular los mayores, tales como el Círculo Meridiano Viejo, el Gran Ecuatorial y el Astrográfico, fueron montados y ajustados tanto en su parte mecánica como óptica por el personal del establecimiento, hecho meritorio dada la complejidad de estas operaciones.

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Objetivos del astrográfico del Observatorio Astronómico Astronómico de Córdoba hoy. El de mayor diámetro es el fotográfico, cuyo soporte de las lentes fue modificado en 1911 para corregir defectos de diseño que provocaban imágenes estelares triangulares. El objetivo menor corresponde al anteojo guía visual (Paolantonio S.).

Durante las direcciones de Benjamin A. Gould y John M. Thome, también se efectuaron numerosas reparaciones de estos instrumentos, así como modificaciones que perfeccionaron su funcionamiento o corrigieron defectos de diseño o fabricación, tal el caso del sistema de relojería del Gran Ecuatorial que no resultaba adecuado para la fotografía (Paolantonio, 2015).

El primer trabajo óptico de importancia fue el estudio y corrección del objetivo fotográfico del Astrográfico (elaborado por los reconocidos artesanos del Observatorio de París, Paul y Prosper Henry), luego que Perrine verificara que las imágenes estelares en las placas obtenidas se mostraban triangulares. Se comprobó que el efecto era causado por el soporte defectuoso de las lentes, por lo que en 1911, el mecánico de la institución, James Oliver Mulvey, corrigió este problema cambiando las láminas de plomo que suplementaban las lentes por tiras de papel. Como el inconveniente aún se notaba en determinadas circunstancias (tal vez ante los cambios de temperatura),  se modificó completamente el soporte, reemplazando el anillo de bronce original que no tenía la rigidez requerida. Las lentes se tomaron de costado con un anillo de hierro fundido de mayor espesor, fabricado en los talleres del observatorio, que permitía distribuir uniformemente la presión sin deformar las lentes (Paolantonio, 2011 y Minniti y Paolantonio, 2009).

Contemporáneamente, para las campañas de observación de eclipses totales de Sol (durante los que se intentó la verificación de la Teoría de la Relatividad) se confeccionaron diversas cámaras fotográficas, utilizando objetivos fabricados por Alvan Clark e Hijos de Cambridge, EE.UU.. Estos instrumentos fueron diseñados por Perrine y construidos en el observatorio utilizando madera, dado que el director sostenía que de este modo serían más estables ante los bruscos cambios de temperatura ocurridos durante el fenómeno, de acuerdo a la experiencia que había adquirido realizando este tipo de estudios cuando trabajó en el Lick Observatory. Consistían en una gran cámara de 12 metros de distancia focal destinada a las fotografías de la corona solar, y dos ejes polares que soportaban distintas cámaras para diversos propósitos, por ejemplo, los estudios espectrométricos y la obtención de imágenes para la verificación de teoría de Einstein. Para estos dispositivos, Mulvey también elabora sistemas de relojería con un regulador de velocidad de su invención.

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Objetivo Alvan Clark de 12,5 cm de diámetro y 12 m de distancia focal, fabricado en 1911 para el Observatorio Nacional. Fue utilizado en las expediciones para la observación de los eclipses solares de 1912 y 1914. Es uno de los varios objetivos existentes en el Museo Astronómico del OAC, identificados por el autor (S. Paolantonio).

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Cámaras fotográficas diseñadas y fabricadas en el Observatorio Nacional Argentino para la observación del eclipse del 10 octubre de 1912, instaladas en Cristina, Brasil. Al pié del gran telescopio fotográfico posan tres integrantes de la comisión argentina: Robert Winter, James Mulvey y Enrique Chaudet, el cuarto miembro fue el director Charles D. Perrine, quien obtuvo la fotografía, (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Eje polar con las dos cámaras gemelas de 75 mm de diámetro y 335,4 cm de distancia focal, destinadas a obtener imágenes para intentar verificar la teoría de Einstein (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Prueba de armado de uno de los ejes polares fabricados para la expedición de observación del eclipse solar del 21 de agosto de 1914 que se instaló en Crimea a orillas del Mar Negro. En segundo plano puede apreciarse a la izquierda la antigua sede del observatorio y el laboratorio de óptica (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Detalle de la fotografía publicada en Campbell y Perrine 1906, sobre la expedición del Lick Observatory establecida en España, para la observación del eclipse solar de 1905. Pueden apreciarse los instrumentos utilizados, de similares características a los que más tarde fueron fabricados en el Observatorio Nacional Argentino.

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Vistas en dirección noreste (izquierda) y sureste (derecha) del Taller de Óptica. Se señala el túnel óptico destinado a las mediciones de los espejos. Internamente estaba dividida en dos espacios, uno destinado a los trabajos ópticos y el otro a depósito (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Planta y corte con las dimensiones principales del Taller de Óptica. (S. Paolantonio, Base Plano MOP, Dir. Gral. de Arquitectura, Rosario, 8/1919 – Parcial –).

Sin dudas, el mayor incentivo para llevar adelante trabajos de óptica, se dio como consecuencia de la decisión del Dr. Perrine de figurar en Córdoba el espejo de 1,5 metros de diámetro para el gran reflector que se instalaría en la hoy Estación Astrofísica de Bosque Alegre. Esta temeraria iniciativa, implicaba realizar una tarea que solo dominaban un reducido grupo de ópticos en el mundo (Campbell a Perrine, 13/3/1914).

A la par de adquirirse los diversos discos de vidrio a la empresa Saint Gobain de Francia, se diseñó e inició la construcción de un taller de óptica para llevar adelante las delicadas tareas. El edificio, ubicado al sur de la sede del observatorio, tenía 9,03 por 10,36 metros de planta y 4,90 metros de altura, y contaba con un túnel óptico de 20 metros de longitud, destinado a la medición de espejos. Años más tarde, el Dr. Enrique Gaviola indicaría que sus dimensiones eran algo pequeñas para las tareas que debían realizarse. Contaba con ventilación y control de temperatura. Fue terminado en octubre de 1913 (Paolantonio y Minniti, 2009).

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Vista desde el Sur del Taller de Óptica. En un segundo plano la nueva sede del Observatorio terminada en 1931. Se señala la parte superior del túnel (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Interior del taller de óptica, con las tres máquinas de tallado de los espejos, diseñadas y fabricadas en el observatorio.  Estaban propulsadas por motores eléctricos cuya su velocidad de rotación se reducía por un sistema de engranajes de 1800 a 25 y 27 r.p.m. (Mulvey 1914). Al fondo el espejo de 1,5 m, a su lado el de 76 cm y a la izquierda el plano de 90 cm (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Inicio del tallado del espejo plano de 90 cm, octubre de 1913 (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

 

Para el tallado de los espejos se construyeron tres máquinas de desbastar y pulir, así como las herramientas necesarias. Además, se elaboró un aparato de Foucault, dispositivo utilizado en el examen de la forma de la superficie del espejo.

El taller quedó a cargo de Mulvey, quien hasta su imprevisto fallecimiento ocurrido en 1915 realizó, además de algunas piezas menores, el tallado del espejo esférico de 76 centímetros de diámetro destinado al control del plano de 90 centímetros, que a su vez se empleó en el control del espejo de 1,5 m. El bloc para el gran espejo había sido desbastado en la parte trasera y estaba listo para iniciar su tallado.

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Aparato de Foucault fabricado por Mulvey, destinado al control de la forma de la superficie de los espejos, que estuvo en uso hasta 1936 (Archivo OAC, interpretación y dig. S. Paolantonio).

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Máquina para rallar redes de difracción. En la parte superior puede apreciarse la red (1) y la herramienta de trazado (2), que contaba con un diamante en su extremo, el que debía afilarse con frecuencia para mantener la calidad de las líneas (Gómara 2001) (Archivo OAC, dig. S. Paolantonio).

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La máquina para la fabricación de redes de difracción hoy. Detalle del mecanismo de tornillo, corona, levas y palancas, que permitía cambia el número de líneas a rallar por milímetro y el área de trazado. Aún no se han encontrado el soporte de la red ni la herramienta (Museo OAC, S. Paolantonio).

Aroximadamente en 1913 Mulvey también diseñó y construyó una máquina para fabricar redes de difracción, con la que se elaboraron varias de pequeñas dimensiones (unos 4 x 4 cm)  de buena calidad. Permitía el uso de vidrio o metal, y era posible trazar hasta 720 líneas por milímetro (Gómara 2001).

Luego de la muerte de Mulvey, el trabajo del espejo de 1,5 m fue abordado por Thompson Fisher (también mecánico como su antecesor) bajo la supervisión de Perrine.

Paralelamente se parabolizó[1] la superficie del espejo de 76 cm, a la vez que se planificó y fabricó la montura del que sería el primer reflector de gran tamaño realizado íntegramente en el país. La distancia focal del telescopio era de solo 290 cm, lo que permitió que fuera montado en una de las cúpulas grandes de la vieja sede. En contrapartida, la reducida distancia focal implicaba una mayor aberración comática que la usual en estos instrumentos. Vio su primera luz a fines de 1917 y fue inaugurado formalmente al año siguiente. Estaba pensado para el uso fotográfico con el foco principal (sin espejo secundario), algo novedoso para la época. Posteriormente Gaviola retocó el espejo a fines de la década de 1930, y en 1977 se confeccionó un nuevo tubo para ser instalado en la Estación de Altura U. Cesco en El Leoncito, provincia de San Juan, donde continuó prestando servicios por muchos años. Luego de su retorno a Córdoba ocurrido en 2011, se instaló en la Estación Astrofísica de Bosque Alegre y actualmente se espera que prontamente entre nuevamente en servicio.

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El reflector de 76 cm (Perrine). Izquierda: montado en la cúpula grande ubicada al Este de la primera sede del observatorio (Archivo OAC, dig. S. Paolantonio). Centro: en 1930, terminada la nueva sede, se lo ubicó en la cúpula mayor (al centro de la fachada sur) (Archivo OAC, dig. S. Paolantonio). Derecha: el telescopio con el nuevo tubo fue montado en la cúpula secundaria de la Estación Astrofísica de Bosque Alegre en 2012 (S. Paolantonio).

Continúa Parte II

 

Notas

[1] Los espejos esféricos adolecen de la denominada aberración esférica que ocasiona que la imagen que forma no sea nítida, una posibilidad para eliminar este inconveniente es darle a la superficie una forma parabólica.

Referencias

 

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Paolantonio, S. (2016). La escuela de óptica en Córdoba (I). Disponible en https://historiadelaastronomia.wordpress.com/documentos/escoptica1/. Recuperado el … (indicar la fecha).

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