Ha sido construido, instalado y usado el KOSMA dual channel Test Receiver (TRx) para NANTEN2, un telescopio de 4 m ubicado en Pampa la Bola en el norte de Chile a 4865 m de altitud. El TRx es un receptor heterodino de dos canales para observaciones simultáneas en 490 GHz (612 µm) y 840 GHz (368 µm). Ambos canales están apuntados a la misma posición en el espacio. El TRx fue operado durante 2 años para verificar el rendimiento del telescopio y para explorar el cielo sur en el rango submilimétrico. El TRx tiene dos características principales. La primera es su diseño óptico monolítico y cuasi-monolítico, el cual evita completamente la necesidad de alineación óptica dentro y fuera del criostato. La óptica contiene un divisor de haz, dos grillas polarizadoras, cinco espejos elipsoidales y dos osciladores de estado sólido. La óptica es realizada utilizando una maquina CNC de cinco ejes. La segunda característica es el cancelador de vibraciones. Este cancelador crea un colchón de aire, el cual cancela las perturbaciones mecánicas introducidas por el desplazamiento de helio en la cabeza fría, específicamente para la unidad criogénica SRDK-415 producida por la empresa Sumitomo Heavy Industries. En la tesis se entrega una descripción de los receptores heterodinos, el diseño del cancelador de vibraciones, el diseño de la óptica, el rendimiento del receptor, las primeras observaciones astronómicas obtenidas con este nuevo instrumento con las que se validan las hipótesis y finalmente se presentan las conclusiones.

Ingeniera Civil Mecánica / ALMA (Atacama Large Millimeter Array) es el proyecto radioastronómico más grande del mundo y está siendo construido en el desierto de Atacama a una altitud de 5000 metros, específicamente en la meseta de Chajnantor. Este desierto cuenta con una sequedad extrema que se traduce en excelentes condiciones climatológicas para la instalación de este observatorio. ALMA combina un arreglo de 66 antenas, especialmente diseñado para hacer interferometría y mediciones espectroscópicas de los primeros años del Universo. Una vez completado el proyecto, el arreglo de telescopios podrá mirar al espacio en 10 bandas de frecuencia que cubren el rango de 30 a 950 GHz. Cada antena está diseñada para albergar 10 receptores heterodinos de última tecnología, uno para cada banda de frecuencia. Al momento, solo parte de esos receptores están siendo construidos. La Universidad de Chile a través de sus Departamentos de Ingeniería Eléctrica, Astronomía y ahora Mecánica, llevan a cabo un programa de desarrollo para la construcción de un receptor heterodino prototipo para la así llamada Banda 1 (30-45 GHz). El primer diseño mecánico del receptor ha sido elaborado por el Departamento de Ingeniería Eléctrica y fue realizado en base a los componentes que lo conforman. De acuerdo a las normativas de ALMA, el receptor tiene que cumplir con un número de exigentes especificaciones eléctricas y mecánicas. Entre las mecánicas, debe satisfacer ciertos niveles de vibración. El objetivo principal de este estudio fue verificar y proponer los cambios necesarios para que se satisfagan estas especificaciones. En la presente memoria se modela la dinámica del receptor heterodino, la que es validada por medio de datos experimentales. En particular, se modela la Estructura (Cartridge) del Receptor Radioastronómico para la Banda 1 del proyecto ALMA. Para ello se estudia el diseño inicial realizado por el Departamento de Ingeniería Eléctrica, se calculan las frecuencias naturales, modos de vibración y se simula la respuesta dinámica del Receptor frente a dos funciones sísmicas de diferente intensidad en el software de elementos finitos Ansys. El modelo numérico es validado y ajustado por medio de datos experimentales usando el software FEMTools. Finalmente se verifican que los niveles de vibración estén dentro de los límites exigidos, una vez incorporadas las mejoras estructurales.

El tema de este trabajo de investigación es el diseño y la manufactura óptica del objetivo de un telescopio astronómico refractor orientado a la observación lunar. El objetivo corresponde a un doblete acromático cementado de longitud focal efectiva 450 mm y diámetro de apertura 50 mm. La finalidad de este trabajo es que pueda servir como una guía básica para el diseño de sistemas ópticos y la manufactura de lentes, las cuales son muy útiles en la enseñanza de la Óptica Clásica. Dentro del grupo de investigación de Óptica Aplicada de la PUCP, se ha logrado desarrollar instrumentos tecnológicos avanzados como un par de binoculares, un telescopio reflector Newtoniano y un telescopio terrestre, por lo que hay bastante conocimiento que uno puede adquirir y transmitir a cualquiera interesado en la Ingeniería Óptica. El procedimiento para el desarrollo del objetivo consiste primero en el diseño óptico. Como punto de partida para el cálculo numérico de los parámetros, se toman en cuenta las ecuaciones de aberraciones y luego, se utiliza el software OSLO®, el cual es una herramienta digital de gran utilidad para realizar la simulación y la optimización del objetivo. Después se da paso a la manufactura óptica que es posible de realizar dentro del Laboratorio de Diseño y Manufactura Óptica, y el Taller de Tecnología Óptica de la PUCP. Los resultados logrados son primero el diseño de un doblete acromático cementado que se encuentra limitado con respecto a la difracción. Esto se comprueba en el diagrama de manchas, por lo que se cumple el criterio de difracción. Además, está la manufactura casi completa del objetivo refractor (corte de vidrio, generado de curvatura, esmerilado y la parte inicial de pulido). En conclusión, dentro del grupo de Óptica Aplicada de la PUCP, es posible aprender a desarrollar cada parte de un telescopio astronómico refractor como es el objetivo.

El contenido de esta tesis consiste en el diseño y prototipeo de un telescopio terrestre refractor para la observación de aves. Un telescopio terrestre es usado para amplificar ima genes de objetos distantes y usarlos con un solo ojo, de ahí que tambie n reciben el nombre de monoculares. La luz atraviesa una serie de lentes y una zona prisma tica que dan una imagen derecha. El diseño de este telescopio consiste en un objetivo acromático, un ocular tipo Plössl simétrico, el sistema erector de imagen que consiste en dos prismas en ángulo recto configurados de tal modo que resulten como dos prismas Porro que hacen la imagen derecha; y, una mitad de pentaprisma que desvía el ángulo de visión en 45º. Estos elementos o pticos que forman parte de la o ptica del sistema se disen an, y optimizan utilizando un software como el OSLO. El diseño óptico inicia calculando los parámetros de primer orden del telescopio; tales como amplificación, campo de visión, distancia ojo-ocular (distancia de alivio del ojo), diámetro de la pupila de salida. Luego, se realiza un diseño a tercer orden, considerando los tipos de vidrio disponibles en el Taller de Diseño óptico de la PUCP, se simula en el software OSLO y se optimiza. Para el prototipo del telescopio se considera un diseño modular. Los elementos ópticos son comerciales con características ópticas similares a las que se obtienen del diseño óptico optimizado. Las monturas de los elementos ópticos, como lentes, prismas y ventanas, han sido manufacturadas en el taller mecánico de física; mientras que el tubo y porta prismas fueron impresos en 3D por VEO PUCP. El diseño opto mecánico de estos elementos mecánicos están basados en el modelo semicinemático.