Actividad 1: Descubramos la luz infrarroja
Utilizando una cámara infrarroja, se mostrará que hay radiación electromagnética invisible para nuestros ojos y que es posible construir dispositivos para observarla, tal y como lo hará el SKAO.
Una excelente demostración de la existencia de luz que nuestros ojos no pueden ver se basa en el uso de una cámara infrarroja y una bolsa de basura negra común.
Pídele a los estudiantes que pongan un brazo dentro de la bolsa de plástico y lo observen. No podrán ver el brazo ya que la luz visible no puede atravesar la bolsa, que es opaca a nuestros ojos.
Luego pídeles que observen la bolsa de plástico con una cámara infrarroja. Ahora verán el brazo dentro de la bolsa, gracias a las ondas infrarrojas que pueden atravesar la bolsa, haciéndola parecer transparente para la cámara.
Figura 4: Manos en una bolsa de plástico, vistas en luz visible (izquierda) y con una cámara infrarroja (derecha). Créditos: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)
Después de mostrar la existencia de la luz infrarroja, explica a los estudiantes que esto es análogo a cómo los radiotelescopios de SKAO crearán imágenes de radio del Universo. Al igual que la radiación infrarroja, las ondas de radio son indetectables para el ojo humano, pero revelan objetos y fenómenos ocultos en el Universo. Las ondas de radio atraviesan nubes de gas y polvo en el espacio, mientras que la luz visible es bloqueada, permitiendo a los astrónomos observar a través de estas nubes y ver los objetos dentro o detrás de ellas (una hazaña imposible para un telescopio óptico que observa la luz visible).
Actividad 2: La existencia de las ondas de radio
Utilizarás un detector de RF (radiofrecuencia) para captar ondas de radio, al igual que harán los telescopios del SKAO para observar el Universo.
Las ondas de radio pueden ser un concepto abstracto, ya que son indetectables por el cuerpo humano. Por lo tanto, utilizaremos un detector de RF para detectar las ondas de radio.
Primero, demuestra cómo funciona el detector de RF. Acerque la antena a una fuente de ondas de radio (por ejemplo, un teléfono móvil activo, un walkie-talkie o un micrófono de radio). La antena emitirá un sonido o encenderá una luz cuando detecte las ondas. Esto demuestra la existencia de ondas de radio aunque no podamos verlas con nuestros ojos.
Después de la demostración, los estudiantes podrían recibir detectores de RF y se les podría pedir que exploraran el entorno en busca de áreas con alta y/o baja actividad de radio.
OPCIONAL: si tienes un analizador de espectro, puedes usarlo de manera similar al detector de RF. Captura las ondas de radio locales y muestra un mapa en tiempo real de las frecuencias de radio en la banda de 2.4 GHz (frecuencias de 2,4 GHz a 2,5 GHz). Estas frecuencias se utilizan para comunicaciones inalámbricas, como redes Wi-Fi, señales de teléfonos móviles y Bluetooth. Al igual que el detector de RF, esto se puede utilizar para demostrar la existencia de ondas de radio, así como la necesidad de construir el SKAO en ubicaciones remotas, lejos de áreas con mucho ruido de radio. De hecho, la actividad humana genera mucho 'ruido de radio' a través de la tecnología inalámbrica, que puede cubrir las señales de radio del espacio (mucho más débiles) que el SKAO buscará.
Actividad 3: ¿Por qué los telescopios tienen una antena parabólica?
Los estudiantes utilizarán un micrófono parabólico para recopilar y amplificar el sonido, comprendiendo por qué los radiotelescopios usan antenas parabólicas (¡aunque NO DETECTEN SONIDO SINO ONDAS DE RADIO!)
Pide a los estudiantes que utilicen el micrófono para escuchar a alguien hablando en voz baja al otro lado de la habitación. Podrán escuchar el sonido a través de un par de auriculares.
Luego, examina el micrófono y explica que la forma del cuenco enfoca las ondas de sonido hacia el micrófono en el centro. Esto amplifica el sonido, permitiendo que los oyentes que llevan los auriculares escuchen conversaciones desde una distancia bastante lejana. El cuenco tiene la forma de un paraboloide (una parábola en 3D). Esta forma refleja el sonido hacia un punto, llamado el punto focal. El punto focal es donde se encuentra el micrófono. Esto es análogo a los platos del instrumento de frecuencia media SKAO en Sudáfrica, que recogen y enfocan las ondas de radio hacia un detector en el punto focal.
IMPORTANTE: Ten en cuenta que después de usar este equipo, algunos participantes pueden tener la idea errónea de que el SKAO detecta sonido en lugar de ondas de radio (una forma de radiación electromagnética similar a la luz). Por favor, asegúrate de que los participantes sean conscientes de que la demostración en esta actividad es una analogía.
Aviso de Salud y Seguridad: Cuando se usen los auriculares, el micrófono no debe ser expuesto a ruidos fuertes, por ejemplo, a alguien gritando en él. Esto podría causar dolor y/o daño en el oído a la persona que lleva los auriculares.
Actividad 4: transferencia de datos
Utilizarás el código morse para explicar cómo los telescopios transfieren datos con tecnología de fibra óptica.
La luz se puede transmitir a grandes distancias y muy rápidamente (a una velocidad de aproximadamente 200 millones de metros por segundo) utilizando fibras ópticas. Esto se puede demostrar disparando un puntero láser por un cable de fibra óptica y viendo cómo brilla por el otro extremo. Simplemente inserta un extremo del cable de fibra óptica en la punta del láser y enciéndelo.
Entonces, se le pedirá a los estudiantes que envíen un mensaje en código Morse a través del cable a una persona en el otro extremo, encendiendo y apagando el láser (ver el código Morse en la imagen de abajo).
Figura 5: el código morse traduce letras a puntos • (duración de señal corta) y guiones — (duración de señal larga).
La actividad muestra que, al encender y apagar el láser puedes transmitir información digital a través de la fibra a una velocidad muy alta. Esto puede utilizarse para transmitir información en formato binario: cuando la luz está apagada, es un 0, y cuando la luz está encendida, es un 1 (nota, sin embargo, que la luz parpadea miles de veces por segundo a través de los cables de fibra óptica reales).
Figura 6: Luz láser a través de una fibra óptica. Créditos: https://www.thefoa.org/tech/sciproj.htm
Discute con los estudiantes sobre cómo las antenas y platos de SKAO estarán conectados por una vasta red de cables de fibra óptica para transferir los datos desde los detectores individuales hasta una unidad de procesamiento central donde se combinarán. Esto hará que el SKAO funcione como un solo instrumento con mejor nitidez y mayor capacidad para detectar señales débiles que las antenas individuales de las que está compuesto. La cantidad de datos que la red SKAO tendrá que transportar es verdaderamente asombrosa. Solo en la primera fase, SKAO producirá 159 teras de datos por segundo y la información será transportada a través de cables de fibra óptica como la luz visible. ¡SKAO usará suficiente fibra óptica para rodear la Tierra dos veces!
Aviso de Salud y Seguridad: utilizar un puntero láser de clase II (o más débil). Un láser de Clase II significa que el reflejo de parpadear es lo suficientemente rápido para proteger al ojo contra daños por exposición accidental. Sin embargo, daño al ojo todavía podrían ocurrir si hubiera exposición prolongada debido a un mal uso del equipo. Puede preferir que el láser permanezca en posesión de un miembro del personal, o colocarlo en un soporte apuntando en una dirección segura (y llevar la fibra al láser en lugar de al revés). También puedes utilizar letreros advirtiendo a las personas que no apunten los láseres a los ojos.
Actividad 5: La importancia de la sincronización
Los estudiantes intentarán reproducir dos sonidos idénticos al mismo tiempo, comprendiendo lo difícil que es esta tarea.
Utiliza un sistema de sonido que acepte dos entradas simultáneas y conéctalo a dos reproductores de mp3. Los dos reproductores estarán a su vez conectados a un juego de altavoces. Cada mp3 debe estar cargado con el mismo archivo de sonido.
Pídeles a los estudiantes que intenten presionar "play" en ambos reproductores al mismo tiempo, para que los archivos de sonido se reproduzcan sincronizados, mostrando lo difícil que puede ser esta tarea.
Tenga en cuenta que puede haber otras formas de hacer esto, como intentar reproducir el mismo archivo de sonido en dos ordenadores diferentes al mismo tiempo.
En esta actividad, los reproductores mp3 representan dos platos/antenas en la matriz del SKAO y los altavoces representan el combinador central.
¡Para que SKAO funcione como un solo instrumento, las señales de todos los detectores deben estar sincronizadas en menos de una billonésima parte (0.000000000001) de un segundo! De lo contrario, los datos no se sumarán correctamente. En la práctica, para sincronizar las señales de los cientos de antenas o cientos de miles de antenas, el SKAO hará uso de una señal de tiempo muy precisa.
Aviso de salud y seguridad: si el volumen es demasiado alto, la exposición a largo plazo a sonidos fuertes puede causar molestias e incluso daños en la audición de los participantes o de quienes estén dirigiendo la actividad. Esto puede ser especialmente peligroso con estos equipos funcionando en un espacio confinado. Puede que desee evitar que los participantes cambien los niveles de volumen.
