Por: Alfonso Padilla Vivanco
Todos hemos experimentado los efectos de la turbulencia atmosférica al tratar de observar con claridad objetos en el horizonte. La turbulencia es un fenómeno producido por fluctuaciones en el aire debido a cambios de temperatura; por ejemplo al observar embarcaciones en el horizonte marino en un día soleado, percibimos en lugar de imágenes nítidas y claras de los objetos, imágenes deformadas, distorsionadas y borrosas; debido a las diferentes celdas de turbulencia entre los objetos observados y el ojo.
Desde que se entendió cuál fenómeno provocaba la turbulencia atmosférica, los científicos han intentado medirla y compensarla, sobretodo, para el mejoramiento de imágenes formadas por sistemas telescópicos. Para ello, se ha desarrollado una tecnología que mejora la calidad óptica de las imágenes. El primer paso para esto, es medir la turbulencia atmosférica en todo el rango de propagación que hace la luz al provenir de los objetos, de modo que las perturbaciones causadas por la turbulencia, se puedan compensar óptica y computacionalmente; usando sistemas de óptica adaptativa (SOA).
El término científico usado en astronomía para describir el efecto distorsionador que produce la atmósfera en las imágenes de objetos estelares, es llamado seeing. Este es causado por la turbulencia atmosférica de la Tierra, que provoca variaciones de densidad, que distorsionan la trayectoria óptica que recorren los rayos de luz de los objetos estelares vistos con un telescopio.
En otro orden de ideas, la comunicación óptica en el espacio libre entre satélites cercanos a la Tierra y satélites geoestacionarios permite la rápida transferencia de datos a una estación terrestre. De esta manera, se pueden recibir datos vitales durante catástrofes naturales o emergencias en el mar, casi en tiempo real.
Las ventajas del uso del láser en este ámbito de la comunicación inalámbrica a través de satélite, son el uso de grandes volúmenes de datos y el bajo consumo de energía para la transmisión. Sin embargo, la turbulencia también puede causar estragos en la comunicación láser, el rayo se desvía e incluso puede dividirse en patrones de intensidad no uniformes (centelleo), lo que hace que la señal se vuelva irregular o se pierda por completo.
El resultado es una resolución y calidad en general reducida para las imágenes detectadas y un resultado potencialmente degradado para la comunicación basada en rayo láser. Por lo que, las aplicaciones que van desde la tecnología de teledetección hasta las comunicaciones láser en el espacio libre, requieren formas cada vez mejores para superar las distorsiones que produce la turbulencia atmosférica.
El sensado del frente de onda luminoso ya ha revolucionado la astronomía óptica, las diferentes técnicas de sensado han encontrado aplicaciones en los SOA, los cuales a su vez han sido comúnmente instalados en telescopios terrestres de grandes dimensiones. La idea de los SOA es corregir las imágenes distorsionadas, que detectan los grandes telescopios, por causa de la turbulencia atmosférica. Recientemente, se vienen utilizando estrellas guía, generadas con luz láser, utilizadas inicialmente para ayudar a la óptica adaptativa en astronomía, se aplican ahora para la corrección del frente de onda en turbulencias profundas, con el fin de obtener imágenes horizontales en Tierra.
Apreciable lectora y lector, te invito a ver los siguientes videos, relacionados con la turbulencia atmosférica:
alfonso.padilla@upt.edu.mx
