Las cámaras Schmidt del Observatorio Nacional argentino

S. Paolantonio

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A comienzos de la cuarta década del siglo XX, la invención de una astrocámara que posibilitaba obtener fotografías de grandes regiones del cielo con una calidad sin precedentes hasta ese momento, produjo una pequeña revolución en la observación astronómica. En el Observatorio Nacional Argentino, apenas una década más tarde, se lograron construir exitosamente cámaras “de Schmidt”, concretando en particular una de 20/32 cm. Diversas circunstancias impidieron que otra de grandes dimensiones pudiera finalizarse, un hecho lamentable teniendo en cuenta que un instrumento de estas características seguramente hubiera impactado positivamente en el desarrollo observacional del observatorio. Estos eventos notables, que enfatizan la capacidad científica y técnica de esta institución argentina, pasaron casi inadvertidos y fueron prácticamente olvidados.

Bernhard Schmidt (1875-1935), un óptico del Observatorio de Hamburgo  que trabajaba en la institución ad honoren, ideó en 1930 un sistema óptico que combinaba un espejo cóncavo esférico con una lente asférica ubicada en su centro de curvatura. La singular curva de la delgada lente, permitía eliminar la aberración esférica del espejo, resultando el conjunto prácticamente exento de los defectos ópticos propios de los sistemas existentes[1]. Se trató de uno de los inventos más destacados de la óptica de la época.

Bernhard Schmitdt  (http://y.delfi.ee/norm/157019/ 10908557_KGEPu6.jpeg)

Con la fotografía en pleno desarrollo y expansión, la cámara de Schmidt tuvo una aceptación inmediata. Fue utilizada en muy diversos campos, tales como el mapeo del cielo – con notables ventajas sobre el astrográfico del proyecto de la Carte du Ciel –, el seguimiento de asteroides, cometas, la búsquedas de nova y de supernovas en galaxias. También encontró aplicación ventajosa como cámara en los espectrógrafos, aumentando su eficacia, de gran importancia para los estudios astrofísicos.

La primera cámara de este tipo fue construida por el propio Schmidt, contaba con una lente de 35 cm y un espejo de 43 cm de diámetro. El prototipo fue mostrado a Walter Baade, un astrónomo connacional de Schmidt que emigró a Estados Unidos en 1931, para trabajar en el Observatorio de Monte Wilson.

Baade, ya en Norteamérica, trabajó con George Hale y Fritz Zwicky. Ponderó como muy buenas las cualidades de la cámara, por lo que poco tiempo después de su llegada se inicia en el observatorio estadounidense la fabricación de una de 46 cm, que entró en servicio en 1936. Schmidt había fallecido el primero de diciembre del año anterior.

La nueva cámara, instalada en Monte Palomar, fue utilizada entre otros por Zwicky para la búsqueda de supernovas en galaxias, y dado que sus prestaciones resultaron excelentes, en 1938 se planeó e inició la construcción de una mayor, con una lente de 122 cm y un espejo de 183 cm de diámetro[2].

F. Zwicky utilizando la cámara Schmidt de 46 cm del Observatorio de Monte Wilson (http://www.tayabeixo.org/biografias/zwicky.htm)

En el Observatorio Nacional Argentino

Cuando a fines de 1936 Charles D. Perrine se jubila como director del Observatorio Nacional Argentino, es reemplazado por el interventor ingeniero Félix Aguilar.

El gran proyecto de la institución, el telescopio reflector de 1,54 metros de diámetro, se encontraba armado en su cúpula en el cerro San Ignacio en Bosque Alegre. Sin embargo, no estaba en funcionamiento debido a que el espejo principal aún no había podido ser terminado en los talleres del observatorio.

En 1937 Aguilar resuelve enviar el objetivo a EE.UU. para finalizar su tallado. El trabajo, encargado al óptico James W. Fecker, debía estar listo para junio de 1939, por lo que para esa época parte a EE.UU. para recibir el espejo el Dr. Enrique Gaviola, astrofísico de la institución. Ya había asumido el primer director titular argentina, Juan José Nissen.

Enrique R. Gaviola a su regreso de EE.UU. luego de recibir el espejo de Bosque Alegre (La Voz del Interior, 26/1/140)

La entrega del objetivo se demora debido a que Fecker no podía lograr la curva con la precisión necesaria. Durante  la  larga   espera  Gaviola   termina   de  escribir  el  trabajo  que  había  iniciado años  atrás  junto  a  Ricardo  Platzeck – en ese momento también empleado

del Observatorio Nacional Argentino –, sobre un nuevo método para el control de superficie de  grandes  espejos.  El  artículo  fue  enviado  para  su publicación al Journal of the Optical Society of America, con la autoría Platzeck-Gaviola. Una copia se remitió a John A. Anderson, astrónomo del Observatorio de Monte Wilson, encargado de la construcción del gran reflector de 5 metros que se instalaría en Monte Palomar.

Anderson se mostró muy interesado en la propuesta de Gaviola, al extremo de invitarlo a disertar sobre el método[3]. Con este fin,  el  Dr. Gaviola  se  traslada  a  Pasadena, California,  donde permanece tres semanas dictando varias conferencias. También visita Monte Palomar, donde pudo estudiar con detalle la cámara Schmidt de 46 cm y ponerse al tanto del proyecto de la de 122 cm (Gaviola, 1940; 145). También entró en contacto varios astrónomos de renombre, en particular con Zwicky, quien estaba utilizando la astrocámara. Gaviola relata que en esa oportunidad:

 “… obtuve del director del Observatorio de Mount Wilson me facilitara cuatro discos de vidrio especial, transparente al ultravioleta cercano, marca “Vita”, fabricados a pedido en Inglaterra, y que no pueden ser obtenidos de casas comerciales…” (Gaviola, 1940)

El director del observatorio era Walter Adams, el que también le proporcionó copias de los planos constructivos de las cámaras Schmidt de la institución.

En este viaje Gaviola comenzó a planear la construcción de una gran cámara Schmidt, la que instalada en la cúpula secundaria de Bosque Alegre, posibilitaría junto al gran reflector, ubicar al Observatorio Nacional Argentino en un primer plano a nivel mundial en cuanto a equipamiento instrumental.

 

Cajón con los discos de vidrio “Vita”, traídos al país por Enrique Gaviola, destinados a la construcción de la gran cámara Schmidt para el Observatorio Nacional Argentino (S. Paolantonio)

La idea era emplear para el espejo esférico el block de vidrio de 90 centímetros comprado por Perrine, con el que se fabricó el plano para el control del tallado del de 1,5 metros, el que ya no sería necesario utilizar. La lente correctora tendría 60 cm de diámetro y se tallaría empleando los discos de vidrio proporcionados por Adams.

Finalmente el espejo para la futura Estación Astrofísica de Bosque Alegre fue terminado por Fecker, gracias a la intervención directa de Gaviola que lo guió para lograr la precisión requerida (Minniti y Paolantonio, 2009). Para ese momento había pasado la Navidad. El 29 de diciembre de 1939, Gaviola parte con destino a Buenos Aires en el buque “Uruguay”. En la misma nave se embarcan los cajones con el gran espejo y los cuatro discos de vidrio “Vita”.

 

Primeras experiencias en Córdoba con las cámaras Schmidt

Luego del retorno de Gaviola, casi de inmediato se inicia el figurado de un espejo para una cámara Schmidt destinada al espectrógrafo de red de Wood que se estaba construyendo para el telescopio de Bosque Alegre. El espejo esférico se elaboró a partir de un disco de vidrio Pirex de 31,2 cm de diámetro. El vidrio Pirex tenía un bajo coeficiente de dilatación y era el mejor material para este fin disponible desde 1915. El espejo fue terminado a fines de septiembre de 1940, con un radio de curvatura de aproximadamente 80 cm, resultando una relación focal de 1,25 – distancia focal / diámetro –. A fin de ese año Nissen renuncia en protesta por la falta de apoyo del Ministerio del cual dependía el observatorio y es reemplazado por Enrique Gaviola.

El trabajo estuvo a cargo de Francisco Urquiza y el figurado fue terminado por Ricardo Platzeck. Debieron afrontar varias dificultades que les proporcionaron gran experiencia en el tallado de este tipo de espejos con gran curvatura (Gaviola, 1941).

También se inició la confección de una cámara pequeña que obraría de prototipo de la mayor (Gaviola, Informe al Ministro 1942). La lente sería de 20 cm de diámetro, mientras que el espejo tendría 32 cm. En 1942 tanto el espejo[4] como la lente estaban listas, la distancia focal resultante fue de 40,4 cm.

El configurado de la lente corretora estuvo a cargo de David Mc Leish bajo la supervisión de Platzeck, quienes debieron superar un buen número de inconvenientes. Al año siguiente se realizaron mediciones por diversos métodos hasta estar satisfechos con lo realizado.

El tubo de la cámara fue fabricado en los talleres de la institución, y se empleó la montura de la cámara Hans Heele. El mecánico Ángel Gómara se dedicó a la construcción de un nuevo sistema de relojería. Quedó terminada y montada en una de las cúpulas de la sede del observatorio en 1944 (Gaviola, Informe al Ministro 1942 y 1946).

Hoja del cuaderno de óptica, con las curvas de control y el registro del trabajo realizado para el tallado del espejo de 31,2 cm de diámetro para una de las cámaras Schmidt del Observatorio Nacional (Museo OAC, dig. S. Paolantonio).

La segunda guerra mundial estaba llegando a su punto más álgido. En el observatorio cordobés se sucedían problemas económicos y administrativos con el Ministerio nacional, los que llegaron a un punto tal que el Director pone a disposición su renuncia a mediados de 1945. El país pasaba por una dictadura militar, en ese momento comandada por Edelmiro Farrell. Si bien el alejamiento no se concreta en forma inmediata, finalmente en julio de 1947 Gaviola renuncia en forma indeclinable y es reemplazado por Platzeck. Era presidente de la República Juan D. Perón[5].

La montura de la cámara Schmidt no era adecuada por lo que se planificada una nueva. En 1950 Gómara realiza los planos bajo la supervisión de Platzeck. Se maquinan las diversas partes en los talleres del observatorio y se monta en la misma cúpula.

Cámara Schmidt 20/32 cm del Observatorio Nacional Argentino, instalada en una de las cúpulas de la sede de la institución (Archivo OAC, dig. S.P.).

Ricardo Platzeck junto a la cámara  Schmidt 20/32 cm (Gaviola, 1946; 248).

Plano de la nueva montura de la cámara Schmidt fabricada en el Observatorio Nacional Argentino (junio 1950) (Gentileza A. Gómara)

La cámara Schmidt 20/32 cm con su nueva montura (Archivo OAC, dig. S. Paolantonio)

Cámara Schmidt 20/32 cm en la actualidad. 1. Acceso para introducir la placa fotográfica. 2. Sistema de relojería. 3. Eje de declinación. 4. Eje polar. (S. Paolantonio)

Fotografía en que se muestra al fondo el espejo, el porta placa fotográfica y la lente de la cámara Schmidt 20/32 cm. (S. Paolantonio)

Corte esquemático de la cámara Schmidt 20/32 cm del Observatorio Nacional Argentino. 1. Espejo esférico de 32 cm de diámetro y 40,4 cm de distancia focal. 2. Lente correctora de 20 cm de diámetro. 3. Porta placa fotográfica. 4. Puerta de acceso para colocar la placa fotográfica (S. Paolantonio, base plano Gómara)

La gran cámara Schmidt

Se esperaba que la experiencia ganada con el prototipo posibilitara la realización de la gran cámara de 60/90 cm.

El desbastado del espejo de 90 cm de diámetro – en realidad 91,7 cm – estaba terminado en 1942. Al año siguiente se esmeriló y pulió, lográndose un radio de curvatura de 420 cm.

Para el esmerilado se utilizó una herramienta de aluminio fundido, a la que se le dio forma con la fresadora Brown y Sharpe de la institución. Para el esmerilado fino se recubrió la misma herramienta con trozos de azulejos – “vidrio lechoso” – pegados con una mezcla de goma laca y alquitrán de madera en partes iguales. Para el pulido se colocó la brea con cera directamente sobre los trozos de vidrio. También se utilizaron herramientas con forma de estrella de 35 y 15 cm de diámetro.

El trabajo estuvo a cargo de Francisco Urquiza supervisado por Ricardo Platzeck. David Mc Leish colaboró en la preparación de la herramienta de esmerilado (Informe al Ministro 1942).

El espejo esférico de 90 cm terminado en la máquina de tallado. Se muestra la herramienta utilizada para el pulido. A la izquierda Francisco Urquiza  (1940) (Archivo OAC, dig. S. Paolantonio)

Registro del trabajo y cálculos relacionados con el tallado del espejo de 90 cm para la gran cámara Schmidt del Observatorio Nacional Argentino (Museo OAC, dig. S. Paolantonio)

Como se indicó, en los años siguientes se avanzó con la terminación del prototipo y la nueva montura del mismo. Sin embargo, por razones que aún no se han podido explicar, la lente correctora no fue iniciada.

La idea de construir la gran Schmidt no se abandonó, lo demuestra el hecho que en 1952, en el plan del Gobierno Nacional – denominado Segundo Plan Quinquenal – se incluía entre las tareas especiales a cumplir por el “Observatorio Astronómico de Córdoba”:

Terminar de construir e instalar la cámara Schmidt en la Cúpula II de Bosque Alegre.” (Presidencia de la Nación; 41)

A pesar de esto en el informe de 1953 no se hace mención alguna a la astrocámara.

Siguieron años de actividad irregular en el Observatorio y de inestabilidad política en el país. En 1956, pocos meses después del golpe de estado que destituyó a Perón, el Dr. Enrique Gaviola es nuevamente puesto en funciones como director del Observatorio, en ese momento ya perteneciente a la Universidad Nacional de Córdoba. Al hacerse cargo, el nuevo director señaló entre las tareas a realizar:

Terminación de la cámara Schmidt gran en construcción desde 1942” (Bernaola, 2001; 444).

Apenas un año más tarde, Gaviola renuncia nuevamente a su cargo. Finalmente la gran cámara nunca se terminaría.

Los discos de vidrio “Vita” aún se encuentran guardados en el cajón en que llegaron al país, al menos uno fue ocupado para la cámara prototipo y para realizar algunas lentes menores.

Notas:

[1] → Los sistemas ópticos que combinan lentes y espejos se denominan catadióptricos. En el sistema Schmidt el diámetro del espejo es mayor que el de la lente correctora. El campo focal resultante – que cubre una decena o más de grados cuadrados –es curvo, por lo que la placa fotográfica debe arquearse. Este inconveniente relativo pude eventualmente solucionarse con una segunda lente “aplanadora” del campo.

Esquema óptico de una cámara Schmidt y formas posibles de la lente correctora (las curvas están muy exageradas, la lente a simple vista parece casi plana) (Miczaika y Sinton, 1967; p. 97)

[2] → La cámara Schmidt de 122 cm de diámetro se inauguró en 1949 en el Observatorio de Monte Palomar (EE.UU.). Con ésta astrocámara  se realizó un mapa del cielo en el azul y el rojo denominado “Palomar Observatory Sky Survey”. La mayor cámara de Schmidt del mundo, de 2 metros de diámetro de espejo, fue elaborada por VEB Zeiss Jena e instalada en el Observatorio Karl Schwarzschild, ubicado en Tautenburg, Alemania. La lente es de 1,34 m (campo de 3,3°), inaugurada en 1960. Se construyeron muchas otras, el Observatorio de Hamburgo cuenta desde 1955 con una de 81/122 cm. La cámara Schmidt del Observatorio Nacional de Llano del Hato en Venezuela es la cuarta en tamaño, con 100/150 cm.

[3] → El método de “la cáustica” propuesto en el artículo mencionado, aparentemente fue el empleado en el control del espejo de 5 metros del Observatorio de Monte Palomar, lo que posibilitó su terminación (Gaviola, 1940).

[4] → Dado que el diámetro y la distancia focal coinciden con el fabricado para el espectrógrafo, es posible que se haya ocupado el mismo espejo.

[5] → Sobre este período puede consultarse Bernaola 2001.

Referencias

  • Bernaola, O. A. (2001). Enrique Gaviola y el Observatorio Astronómico de Córdoba. Buenos Aires: Saber y Tiempo.
  • Gaviola, E. (1940). Terminación del espejo principal del gran reflector de Bosque Alegre. Revista Astronómica, T. XII,  N°III, 141-155.
  • Gaviola, E. (1941). Observatorio de Córdoba. Memoria correspondiente a 1940. Revista Astronómica, T. XIII, N°III, 169-178.
  • Gaviola, E. (1946). Observatorio de Córdoba. Memoria correspondiente a los años 1944 y 1945. Revista Astronómica, XVIII-V, 117, 243-257.
  • Miczaika, G. R. y Sinton, W. M. (1967). Las herramientas del astrónomo. Buenos Aires: Eudeba.
  • Minniti, E. y Paolantonio, S. (2009). Córdoba Estelar. Historia del Observatorio Nacional Argentino. Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba: Editorial de la Universidad.
  • Presidencia de la Nación, Ministerio de Asuntos Técnicos 1952, Misión y Tareas de la Dirección General de Observatorios Astronómicos Nacionales en cumplimiento del Segundo Plan Quinquenal (1953-1957), Publicación del Observatorio Astronómico de la Ciudad Eva Perón, Eva Perón.

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Paolantonio, S. (2013). Las cámaras Schmidt del Observatorio Nacional Argentino. Disponible en https://historiadelaastronomia.wordpress.com/documentos/schmidt/. Recuperado el … (indicar la fecha).

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