Proyectos de investigación

El Observatorio de Yebes, perteneciente a la Dirección General del Instituto Geográfico Nacional de Ministerio de transportes y Movilildad Sostenible participa en diferentes proyectos con empresas o instituciones internacionales para el desarrollo de receptores de radioastronomía en diferentes bandas. Además el Observatorio de Yebes desarrolla y fabrica amplificadores criogénicos ultrasensibles basados en dispositivos HEMT (High Electron Mobility Transistors). Estos amplificadores se emplean en los receptores de alta sensibilidad que equipan a los mejores Radiotelescopios, así como en receptores de teledetección y de estaciones de seguimiento de sondas interplanetarias. La mayor parte de los amplificadores fabricados en el Observatorio de Yebes se han instalado en equipos de observatorios y otros centros de investigación extranjeros.

RADIOBLOCKS

RADIOBLOCKS es un proyecto de 4 años de duración financiado por el Programa Marco Horizonte Europa de la UE con 10 M€, en el que participan 33 grandes infraestructuras europeas de investigación en radioastronomía, junto con socios de la industria y el mundo académico de 9 países europeos, Japón, República de Corea, Sudáfrica y Reino Unido.

RADIOBLOCKS tiene como objetivo dar el máximo impulso a las principales infraestructuras de investigación mundiales en radioastronomía mediante el desarrollo de herramientas o bloques comunes necesarios en cuatro grandes áreas: correladores, detectores y dispositivos, receptores multipixel y procesamiento de datos. El compromiso con la industria para desarrollar conjuntamente tecnologías avanzadas aumentará el nivel tecnológico de todos los socios y reforzará sus posiciones en el mercado tecnológico.

ACME

ACME es un proyecto de 4 años de duración financiado por la UE (HORIZON-INFRA-2023-SERV-01) coordinado por el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) francés cuyo objetivo es coordinar a nivel europeo el acceso y la cohesión entre múltiples infraestructuras de investigación líderes en astropartículas y astronomía, ofreciendo acceso a instrumentos, datos y experiencia, centrado en lo que se conoce como astrofísica multimensajero.

RedSKA

RedSKA es un proyecto de 4 años de duración financiado por la Agencia Estatal de Investigación dentro del Programa Estatal para impulsar la investigación científico-técnica y su transferencia en redes temáticas. Sus objetivos son facilitar el liderazgo en el uso de precursores de SKA por parte de la comunidad española y la preparación para los Key Science Projects, en cuya selección se valorará la capacidad de aportar recursos que garanticen la explotación de los datos del volumen y complejidad esperados.

KIDsNet

KIDsNet es un proyecto de 4 años de duración financiado por la Agencia Estatal de Investigación dentro del Programa Estatal para impulsar la investigación científico-técnica y su transferencia en redes temáticas.

Los KIDs son una tecnología de detección en estado del arte con múltiples aplicaciones en un futuro cercano. Este proyecto se denomina KIDsNET: Madurando la tecnología KIDs y permitirá la unión y coordinación de grupos de distintas disciplinas con el objetivo común de madurar la tecnología a través de los desarrollos que se llevan a cabo en los distintos grupos. La red permitirá enfocar las potenciales aplicaciones como pueden ser la radioastronomía, tecnologías cuánticas, la física de partículas y todas aquellas que pudieran surgir, no solo en el ámbito científico sino también en el comercial. Con ello, se creará una hoja de ruta para el desarrollo de KIDs en el contexto nacional lo que permitirá situar a nuestro país en una situación inmejorable para competir con otros grupos en el contexto de desarrollo de instrumentación futura para grandes instalaciones internacionales en astrofísica tanto en tierra como en espacio y fomentar la creación de nuevas colaboraciones y la participación en futuras convocatorias internacionales de ESA, NASA o JAXA.

El Observatorio de Yebes contribuye a esta red con su larga experiencia en amplificadores criogénicos de muy bajo ruido a frecuencias de microondas, que son imprescindibles para la lectura del estado de los KIDs sin degradar su sensibilidad.

ASTROREC

Proyecto de 4 años de duración cofinanciado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033 y código de proyecto PID2019-107115GB-C22.

El proyecto coordinador, busca estudiar la complejidad química en nubes frías del medio interestelar y en las capas externas de estrellas evolucionadas ricas en carbón, utilizando los radiotelescopios de 30m del IRAM y de 40m del Observatorio de Yebes, así como los interferómetros NOEMA y ALMA. El subproyecto "Nueva generación de receptores radioastronómicos para la búsqueda de moléculas pesadas en el espacio" (ASTROREC) tiene como objetivo principal el diseño, construcción e instalación de un receptor criogénico radioastronómico de banda muy ancha, entre 18 y 32 GHz de frecuencia, de doble polarización, temperatura de receptor inferior a 20 K en toda la banda y una resolución espectral de 15 KHz.

Agradecemos el apoyo del proyecto PID2019-107115GB-C22, cofinanciado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033.

ORP

ORP es un proyecto de 4 años de duración financiado por el programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea del “Grant Agreement” No 10 con 15 millones de euros.

El proyecto ORP surge de la unión de dos grandes redes de colaboración para la astronomía terrestre, una en el dominio óptico (OPTICON) y la otra en el dominio de las ondas de radio (RadioNet) a la cual pertenece el Instituto Geográfico Nacional desde 2008.

La red OPTICON-RadioNet PILOT (ORP) reúne una veintena de telescopios y conjuntos de telescopios. Aprovechando el éxito y la experiencia de las redes OPTICON y RadioNet, los principales objetivos de ORP consisten en armonizar los métodos y herramientas de observación para instrumentos ópticos y de radioastronomía terrestres y proporcionar a los investigadores acceso a una gama más amplia de instalaciones.

RADIONET 1,2,3,4

RadioNet es un proyecto internacional financiado por el programa Europeo Horizonte 2020 y reúne a instituciones líderes en Europa, República de Corea y Sudáfrica que gestionan y operan infraestructuras de nivel mundial para la investigación en radioastronomía.

El programa financia, entre otros, proyectos de investigación, acceso de investigadores a los radiotelescopios, organización y asistencia a reuniones de trabajo y congresos para la potenciación de la ciencia que se obtiene con las infraestructuras radioastronoómicas europeas, así como intercambio temporal de personal. El Instituto Geográfico Nacional participa en RadioNet en varias áreas. En particular en la coordinación del Grupo Técnico de Operaciones de la Red Europea de VLBI y en dos proyectos de investigación y desarrollo tecnológico: AETHRA y BRAND

Las dos actividades de investigación y desarrollo conjunto en las que participa el Observatorio de Yebes son:

• AETHRA: “Advanced European Technologies for Heterodyne Receivers for Astronomy”. Este proyecto tiene como objetivo la explotación de las nuevas tecnologías, como por ejemplo la integración de circuitos microelectrónicos superconductores y semiconductores, para asegurar y reforzar el liderazgo tecnológico y científico europeo en Radioastronomía. Este proyecto busca la mejora de los receptores radioastronómicos que permitan un aumento de la sensibilidad y de la velocidad de observación en las infraestructuras radioastronómicas más competitivas de las que Europa es propietaria: los intereferómetros ALMA y NOEMA y los radioetelesocpios APEX y Pico de Veleta.

  El Observatorio de Yebes participa en este proyecto aportando conocimiento y desarrollos tecnológicos en el área de amplificadores criogénicos de bajo ruido y en dispositivos pasivos, así como medidas de referencia para los desarrollos de otros socios.

• BRAND: “BRoad bAND EVN”. Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo y construcción de un receptor digital de banda ancha entre 1.5 y 15 GHz de frecuencia de observación. Este receptor se replicará y desplegará en la mayoría de los telescopios de la EVN y ofrecerá nuevas prestaciones y un nivel de sensibilidad no disponible en otras redes de VLBI en el mundo.

  El Observatorio de Yebes participa en algunas de las tareas, como la medida de RFI, el desarrollo de híbridos crioǵenicos, la medida de los principales elementos crioǵenicos del receptor o el desarrollo de un alimentador de banda ancha para ser instalado en el foco secundario.

Junto a estas actividades el Observatorio de Yebes también se ocupa de la coordinación del grupo de trabajo que gestiona el Grupo Técnico de Operaciones de la EVN y del GMVA. Dicho grupo se reúne cada 9 meses en diferentes lugares de Europa para coordinar las actividades de ambas redes: la EVN y la GMVA

ALMA

ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, es el interferómetro milimétrico más avanzado y sensible del mundo en la actualidad. Se encuentra ubicado en lo alto del llano de Chajnantor a 5058 metros de altitud, en el desierto de Atacama, en Chile y es operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO) junto con sus socios internacionales en Estados Unidos y Japón.

Se trata de un interferómetro compuesto de 66 antenas de siete y doce metros de diámetro con una superficie extremadamente precisa para la observación de longitudes de onda milimétricas y submilimétricas.

El Observatorio de Yebes ha participado en el desarrollo de los receptores de las bandas 5, 7 y 9 en colaboración con los institutos europeos SRON e IRAM. Ha suministrado directa o indirectamente a través de empresas españolas varios centenares de amplificadores criogénicos de bajo ruido para la frecuencia intermedia de los receptores. En la actualidad sigue desarrollando amplificadores para mejorar las prestaciones en ruido y ganancia de sus futuros receptores. También es y ha sido un laboratorio de referencia para la medida de amplificadores suministrados por otros institutos de radioastonomía miembros de ALMA.

IRAM (NOEMA)

El IRAM se fundó en 1979 y es un instituto franco-hispano-alemán cuyos socios son el CNRS francés (Centre National de la Recherche Scientifique), la MPG alemana (Max-Planck-Gesellschaft) y el IGN español (Instituto Geográfico Nacional). Su objetivo es el estudio del universo, su origen y evolución empleando la radioastronomía en ondas milimétricas. En la actualidad es considerado un modelo de cooperación científica multinacional. Opera un telescopio puntero de 30 m de diámetro en el Pico del Veleta, España y NOEMA, un interferómetro de 10 antenas de 15 m de diámetro situado en los alpes franceses en una meseta llamada Plateau de Bure a una elevación de 2550 metros de altitud. Cuando se complete NOEMA con un total de 12 antenas, NOEMA se transformará en la infraestructura más avanzada de la radioasotronomía milimétrica en el hemisferio norte.

El Observatorio de Yebes como parte del IGN, participa en IRAM a través de sus desarrollos tecnológicos en amplificadores criogénicos de bajo ruido y ha proporcionado a IRAM los amplificadores de frecuencia intermedia de todos sus receptores tanto en NOEMA como en el radiotelescopio de 30m. También ha enviado ingenieros y astrónomos para formarse y colaborar en sus laboratorios y telescopios integrándose en sus equipos de trabajo. Los comités técnicos, consultivos y ejecutivos cuentan con personal del IGN que como socio además participa con una aportación anual en los fondos del instituto.

NANOCOSMOS

NANOCOSMOS en un proyecto que ha contado con 15 millones de euros financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC-SyG-2013 Grant agreement number 610256) llamado Gas and dust form the stars to the laboratory: exploring the nanocosmos.

Tiene como objetivo resolver algunos de los misterios relativos a cómo se forman las nanopartículas que constituyen los granos de polvo interestelar y cuáles son los procesos fundamentales que dan lugar a la complejidad química tanto en la Tierra como en el espacio. Para este último objetivo se contemplan dos actuaciones, la creación de un laboratorio que permita estudiar procesos químicos bajo condiciones similares a las del medio interestelar y observaciones de banda ancha con el radiotelescopio de 40m en el entorno de frecuencias de 32 a 50 GHz y de 72 a 90 GHz (hasta 115 GHz en el laboratorio).

Dentro de dicho proyecto, el Observatorio de Yebes ha montado junto con el CSIC un laboratorio de espectroscopia molecular en el que se han instalado los equipos de calibración, recepción y detección de señal en dos grandes bandas de frecuencia 32-50 GHz y 72-16 GHz, así como los recipientes y elementos de distribución donde alojar las moléculas y los instrumentos necesarios para reproducir el entorno del medio interestelar.

Por otra parte, el Observatorio de Yebes también ha diseñado, desarrollado y construido los receptores criogénicos necesarios de banda ancha del radiotelescopio de 40m, su distribución, su detección espectral y los sistemas de control, monitorización y análisis de los datos.

SKA

El Square Kilometer Array (SKA) es un proyecto científico y tecnológico a escala global para construir el radiotelescopio más grande del mundo en ondas centimétricas, con un kilómetro cuadrado (un millón de metros cuadrados) de área colectora. El SKA supondrá una revolución en investigación, ingeniería e I+D. Se trata de uno de los mayores retos científicos y tecnológicos de la historia de la astronomía, y como tal, reunirá a una gran cantidad de los mejores científicos, ingenieros y gestores del mundo, con el fin de asegurar el éxito del proyecto. España se unió al SKA en 2018, proyecto que en la actualidad cuenta con 13 países miembros de pleno derecho.

El Observatorio de Yebes está participando en los trabajos de ingeniería definitorios para mejorar las bandas de observación en las áreas de amplificadores, alimentadores y estudio de los efectos de las interferencias (RFI).

JUMPING JIVE

JUMPING JIVE es un proyecto europeo financiado por la Unión Europea con 3 millones de euros dentro del programa Horizonte 2020 durante un periodo de 4 años. Su objetivo es conducir la Interferometría de Larga Línea de Base (VLBI) a la siguiente década con JIVE y la Red Europea de VLBI (EVN) como centros de reconocida excelencia en radioastronomía.

El proyecto coordina científicos e ingenieros de doce institutos de ocho países europeos para definir el futuro del VLBI para aplicaciones científicas e identificar las innovaciones tecnológicas necesarias para conseguirlo.

El Observatorio de Yebes coordina uno de los paquetes de trabajo: la integración de nuevos elementos en la red Europea de VLBI.

DESARROLLO DE AMPLIFICADORES CRIOGÉNICOS PARA OTRAS INSTITUCIONES (ESO, ESA, NRAO)

La experiencia y excelencia en el desarrollo de amplificadores criogénicos para radioastronomía ha dado lugar a que el Observatorio de Yebes diseñe, desarrolle y construya amplificadores criogénicos de bajo ruido para instituciones como el Observatorio Europeo del Sur, la Agencia Espacial Europea, el Observatorio Nacional de Radioastronomía de los Estados Unidos y otros institutos en diferentes partes del mundo. Además, estos amplificadores están siendo utilizados con otros fines, como por ejemplo la computación cuántica.

 

DESARROLLOS TECNOLÓGICOS PARA OTRAS INSTITUCIONES (NMA, FGI, GSI, BKG, NARIT)

La experiencia acumulada en el Observatorio de Yebes en la construcción de receptores criogénicos de microondas nos ha permitido desarrollar sistemas de recepción completos para otras instituciones extranjeras lo que ha permitido clasificar al Observatorio de Yebes como Centro de Desarrollos Tecnológicos para la IVS. En ese sentido se han construido tres receptores tribanda de los que uno se encuentra en Japón, otro en Ny Alesund, Noruega y un tercero en Santa María, archipielo de Azores, Portugal. Así mismo se han desarrollado receptores y sistemas de calibración de fase para la Agencia Federal Cartográfica Alemana (BKG). También se han construido tres receptores de banda ancha para la Autoridad Cartográfica de Noruega y el Instituto Geoespacial Finlandés. En la actualidad además se está prestando ayuda tecnológica al Instituto Nacional de Astronomía de Tailandia para el control de su radiotelescopio y para el receptor de holografía.