Pescando en Jicamarca: Kudeki lanza un hilo de pesca a los cielos usando un gran radar

Por Jamie Hutchinson" por Ramiro Yanque y Jaime Lau, ROJ)

En el Radio Observatorio de Jicamarca, Erhan Kudeki (en el centro) con sus colegas Mike Sulzer (izquierda) del Observatorio de Arecibo en Puerto Rico y César La Hoz de la Universidad de Tromso, Noruega. En el fondo se observa las filas de antenas tipo dipolo que transmiten la potencia del radar de Jicamarca. 

“Hay radares y radares”. Asi es como el científico ECE Erhan Kudeki empieza describir al  Radio Observatorio de Jicamarca —un  oráculo científico ubicado en una quebrada desértica cerca de Lima, Perú. Por 20 años Kudeki ha  realizado continuos  peregrinajes a Jicamarca, donde se pregunta sobre la estructura, composición, y comportamiento de la ionosfera, una región de conducción eléctrica de la alta atmósfera de la Tierra

Qué hace a  Jicamarca un radar de acuerdo a Kudeki? Más de 18,000 antenas dipolos cubriendo un área del tamaño de varias canchas de football y capaz de transmitir hasta 6 millones de watts—eso es lo que lo hace ser. Jicamarca, así un puñado de radares similares en el mundo, debe transmitir una inmensa potencia para poder detectar  una pequeña fracción desvaneciente de esa potencia  que regresa trayendo información acerca de la ionósfera. Denominados radares de dispersión incoherente (cuyas siglas en inglés son ISR - incoherent scatter radars), estos súper radares rebotan su señal contra el objeto de estudio en el sentido estricto de un radar. En cambio, ellos transmiten sus señales con frecuencia lo suficientemente alta como para atravesar el objeto de estudio —la ionosfera— luego esperan los diminutos ecos proveniente de las partículas atmosféricas cargadas que son excitadas por estas ondas que la atraviesan.

“Estos ISRs son los instrumentos más caros y más sensibles d en el campo de la física de la alta atmósfera,” afirma Kudeki. “Para estudiar el estado de reposo de la ionosfera, uno necesita de ese tipo de instrumento. Otros radares necesitan que la ionosfera presente tormentas y irregularidades, para que se creen ondas con máximos y mínimos las cuales se puedan detectar. Estos estrictamente no están detectando la ionosfera; están detectando y midiendo las ondas en la ionésfera. Estos instrumentos [ISRs] pueden medir la temperatura, densidad, y composición de la ionósfera.”

Las mediciones son importantes para mantener y mejorar los sistemas de comunicación y información, los cuales dependen de los efectos ionosféricos —o clima espacial— el cual puede introducir errores en las lecturas de GPS y apagar sistemas de celular. El National Science Foundation, que provee fondos para el observatorio de Jicamarca operado por peruanos, ha creado el programa National Space Weather cuya misión es predecir dichos cambios.

El proyecto actual de Kudeki en Jicamarca estudia un problema inherente a su ubicación en el ecuador geomagnético —un círculo grande entre los polos magnéticos de la Tierra, donde las líneas del campo magnético son paralelas a la superficie de la Tierra y perpendiculares a la fuerza de gravedad. La variación de las líneas de fuerza en el campo magnético del  planeta produce que las partículas cargadas de la ionosfera se comporten diferente a diferente latitudes, y Jicamarca está ubicado estratégicamente para complementar  los datos obtenidos por los otros ISRs en las latitudes  medias y altas. Solamente en Jicamarca los investigadores pueden apuntar un haz que sea exactamente perpendicular al campo magnético de la tierra en las alturas ionosféricas. Como resultado, el ángulo de 90 grados es ideal para medir la velocidad de las partículas en la iónosfera, pero menos eficiente para medir la densidad, temperatura, y composición. Los investigadores emplean un ángulo ligeramente diferente para obtener las otras lecturas.

“Se puede sentir casi como si se estuviese en la luna,” afirmó el científico ECE Erhan Kudeki al visitar el Observatorio de  Jicamarca. Un muro de contención, visible desde el lado izquierdo inferior hacia el lado derecho superior en esta vista aérea, protege la infraestructura de 40 años de ocasionales huaycos.

Kudeki esta trabajando en una técnica para medir todas las propiedades con el mismo ángulo perpendicular al campo magnético. Esta técnica permitirá ahorrar el tiempo que se emplea en girar el haz del radar, y ya no se necesitará usar secciones del radar para diferentes ángulos cuando se realizan mediciones simultáneas. Tal partición reduce la potencia total y la sensibilidad del observatorio.

“Ir a Jicamarca es casi como ir de pesca,” afirma Kudeki. “Uno va alla para realizar algo determinado, pero mientras trabajas en ello, descubres algo nuevo, lo que da lugar a un nuevo proyecto. Y mientras el hardware, software, y el procesamiento de señales mejore, nosotros podemos trabajar mas con el radar y sus datos, y ver más detalles en nuestras observaciones —por lo que siempre aparecen nuevos proyectos, y el proceso de aprendizaje continua. Es un buen ejemplo de como la ingeniería y la  tecnología manejan la ciencia fundamental..”