Detección sensible de restos del universo temprano
La investigación astrofísica actual aporta información fascinante sobre el misterioso pasado y la evolución de nuestro universo. Mediante la detección del resplandor, apenas detectable, del gas sumamente caliente presente en el universo temprano después del Big Bang y de los primeros agujeros negros, que los dispositivos hechos por el ser humano no habían podido detectar previamente, se ha avanzado de forma muy importante. Para detectar esta radiación electromagnética se necesitan instrumentos de gran sensibilidad. En concreto, la única opción que cumple los requisitos consiste en utilizar detectores que funcionan a temperaturas sumamente bajas, con un ruido mínimo. Un grupo de científicos europeos inició el proyecto E-SQUID (Development of SQUID-based multiplexers for large infrared-to-X-ray imaging detector arrays in astronomical research from space) con el fin de desarrollar la mejor solución posible de lectura para estos detectores. Su tarea principal fue diseñar los primeros prototipos de una tecnología de lectura para los detectores basada en dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUID). Esta tecnología, tan importante en las aplicaciones en tierra, se había aplicado raramente en el espacio. Además, Europa había quedado atrás respecto a Estados Unidos en este campo. Los socios del proyecto de colaboración E-SQUID eran, todos, desarrolladores clave de la tecnología SQUID en Europa y representan el máximo nivel de conocimientos científicos en investigación astrofísica y desarrollo de instrumentos. En primer lugar, el equipo definió los requisitos del sistema para los instrumentos en las bandas de frecuencias de rayos X, espectro óptico e infrarrojo lejano. Los requisitos se basaron en los objetivos científicos de planes de misión o estudios sobre instrumentos reales. Como referencias se utilizaron el Atacama Pathfinder Experiment (APEX) en el infrarrojo lejano, la cámara de vídeo S-Cam 3 en el espectro óptico y el espectrómetro microcalorimétrico de rayos X (XMS) de la misión Athena. Para seleccionar la tecnología de multiplexación adecuada para este tipo de detectores criogénicos fue necesario un trabajo intenso de investigación. La selección se llevó a cabo en función del número de señales que se podían transmitir a la vez en una señal compleja que se pudiese descodificar posteriormente. Las tareas siguientes del equipo de E-SQUID fueron diseñar y obtener prototipos de la electrónica interna (back end) y el cableado hasta la capa de detección criogénica y también se construyeron prototipos de nuevos multiplexores SQUID. Como resultado del proyecto E-SQUID se obtuvo un nuevo circuito de SQUID de alto rendimiento apto para multiplexar matrices de detectores de 2 x 32 elementos. La comercialización de la nueva tecnología mejorará la independencia y la posición competitiva de Europa en la exploración espacial. Entre las posibles aplicaciones figura la detección de actividades humanas, como incendios o lanzamientos de misiles, desde el espacio.
Palabras clave
Universo temprano, E-SQUID, multiplexores, detector de captación de imágenes, detector criogénico