Descripción y contextualización de la asignatura

Una de las áreas de mayor expansión dentro de la Tecnología Espacial es la de los nuevos sistemas ópticos para observación astronómica, tanto en la superficie terrestre como en el espacio. Se está haciendo un esfuerzo considerable a nivel tecnológico y científico por conseguir diseñar sistemas con mejores prestaciones, más eficientes, de más larga vida y con los que mejorar considerablemente las observaciones realizadas. Nos referimos tanto a instrumentos que trabajen en el rango visible como en el infrarrojo. Esta asignatura cubre, en primer lugar, el diseño de dichos sistemas, teniendo en cuenta consideraciones ópticas, mecánicas y de ciencia y tecnología de materiales; se hace especial hincapie en las dificultades y soluciones que se están aplicando al diseño de los nuevos grandes telescopios. En segundo lugar, abunda y profundiza en la teoría y técnicas de óptica adaptativa desarrolladas en los últimos años que permiten mejorar las imágenes obtenidas por telescopios en la superficie terrestre, afectadas necesariamente por la presencia de la atmósfera terrestre entre el instrumento y el objeto a observar, así como su aplicación a los sistemas espaciales.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación consistirá en un examen final escrito, por el 100% del valor de la calificación.



Cualquier alumno/a podrá solicitar Renuncia a la convocatoria mediante escrito entregado al profesorado de la misma, argumentando las razones por las que la solicita y aportando la documentación que le parezca oportuna. El plazo de renuncia expirará quince días antes de la finalización de las clases de la asignatura. El profesor, tras consultar con la Comisión Académica, responderá al alumno/a en un plazo máximo de una semana



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente

Convocatoria extraordinaria: orientaciones y renuncia

La evaluación consistirá en un examen final escrito, por el 100% del valor de la calificación.

Cualquier alumno/a podrá solicitar Renuncia a la convocatoria mediante escrito entregado al profesorado de la misma, argumentando las razones por las que la solicita y aportando la documentación que le parezca oportuna. El plazo de renuncia expirará quince días antes de la convocatoria extraordinaria de la asignatura. El profesor, tras consultar con la Comisión Académica, responderá al alumno/a en un plazo máximo de una semana



En el caso de que las condiciones sanitarias impidan la realización de una actividad docente y/o evaluación presencial, se activará una modalidad no presencial de la que los/las estudiantes serán informados puntualmente

Temario

1. Introducción: Optomecánica



2. Conocimientos previos: óptica y mecánica.

Elementos ópticos (Instrumentos ópticos: esquema y desarrollo, Opto-mecánica de lentes, Factores de riesgo, Prismas,Espejos); Materiales para espejos; Adhesivos; Espejos segmentados; Birrefringencia



3. Estrategias de diseño opto-mecánico

Control de la flexión; Diseño isostático; Diseño atermal; Vibraciones en sistemas ópticos (Vibraciones en grandes telescopios, Weibull, Ejemplo shutter window); Ajustes; Método de elementos finitos. Software



4. Desarrollo de ejemplos prácticos

Fases del diseño; Cámara con sub-celdas; Monturas de ventanas y filtros; Espejos; Elementos de dispersión espectral



5. Sistemas ópticos infrarrojos

Detectores IR; Instrumentos astronómicos para IR; Parámetros importantes



6. Criogenia y vacío

Principios básicos de diseño térmico (MLI, Ejemplo MLI @ HST ); Criogenia (Liquidos criogénicos, Cryocoolers :Tubos pulsados-Joule Thomson Cryotiger-Peltier cooler, Mapas térmicos); Vacío (Aplicaciones, Niveles y tecnología, Bombas de vacío, cámaras de vacío. Diseño); Ejemplo: cabeza CCD



7. Opto-mecánica en criogenia

Materiales ópticos para IR (Propiedades ópticas / rigidez específica, Factores de riesgo); Montaje de lentes en criogenia (Ejemplos (6), Adhesivos para criogenia); Montaje de espejos y redes; Mecanismos (Rodamientos, Motores, Ruedas dentadas,Piezos: Ejemplo EELT-Ejemplo JWST-TF)



8. Ejemplos de sistemas reales

Instrumentos IR en tierra (CanariCam, Gemini NIRI, Flamingos 2, CRIRES); Espacio (HST & WFC3, JWST & instruments, GAIA)



9. Introducción: Sistemas Ópticos



10 La óptica geométrica

La óptica paraxial. Las aberraciones. El diseño óptico usando trazado de rayos



11 Los telescopios Astronómicos

El desarrollo histórico. Las configuraciones de los telescopios ópticos. Los telescopios actuales. Los telescopios Extremadamente Grandes (ELTs). Los telescopios espaciales



12 La óptica adaptativa

Efectos de la turbulencia en las imágenes. El modelo de la turbulencia de Kolmogorov. El concepto de la óptica adaptativa. Los componentes de la óptica adaptativa. Los sensores de frentes de ondas. Los espejos deformables. El sistema de control. La ópto-mecánica



13 Sistemas actuales de óptica adaptativa

Las estrellas de guía laser. Sistemas de campo ancho. La óptica adaptativa `extrema¿. La óptica adaptativa para los telescopios extremadamente grandes

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

- Transparencias de clase

Bibliografía básica

Apuntes de la asignatura obligatorio "Fundamentos de Instrumentación Óptica"

Bibliografía de profundización

<li>Optical Engineering Fundamentals, Walker (SPIE Tutorial texts)</li>



<li>Adaptive Optics for Astronomical Telescopes, J.W. Hardy (Oxford series in optical and imaging sciences)</li>



<li>Adaptive Optics in Astronomy, F. Roddier (Cambridge University Press)</li>



<li>Principles of Adaptive Optics, R.K. Tyson (CRC press)</li>



<li> Astronomical Optics, Daniel Schroeder (Academic Press)</li>



<li> The Design and Construction of Large Optical Telescopes, Pierre Y. Bely (Ed), Springer,1993</li>



<li>Reflecting Telescope Optics II: Manufacture, Testing, Alignment, Modern Techniques R.N. Wilson, Springer, 1996</li>



<li>Diseño en ingeniería mecánica, Shigley/ Mischke, McGraw-Hill </li>



<li>The infrared and electro-optical systems</li>

Enlaces

<li>SPIE digital library (http://spiedigitallibrary.org/index.aspx)</li>



<li>http://www.ctio.noao.edu/~atokovin/tutorial/intro.html</li>