A las afueras de la ciudad de Lima, rodeado de cerros, se destaca en el medio de un paisaje desértico una de las principales áreas científicas con las que cuenta la humanidad para el estudio del espacio que nos rodea, el Radio Observatorio de Jicamarca del Instituto Geofísico del Perú (IGP), que se ha constituido en punto de referencia indiscutible por parte de científicos de todo el mundo para del estudio de la ionósfera ecuatorial y los fenómenos que ocurren en ella.

El Radio Observatorio es parte de una cadena de observatorios distribuidos en el continente americano que se extiende desde el Perú hasta el norte de Canadá. Como su nombre lo indica cuenta con una serie de instrumentos científicos que permiten observar y monitorear remotamente las capas altas de nuestra atmósfera, sin embargo, entre todos estos instrumentos destaca sin duda el radar ionosférico más grande y potente del mundo. 

Cuando uno llega al observatorio, no puede dejar de admirar el inmenso arreglo de antenas del radar de Jicamarca, compuesto de 18.432 antenas dipolo cubriendo un área de 300 x 300 m2, equivalente a 10 canchas de fútbol. El radar transmite señales de radio al espacio con una potencia en el orden de los megavatios. Este poderoso instrumento nos permite medir los parámetros físicos de la ionósfera, como su densidad, temperatura y composición química, así como una serie fenómenos que ocurren en ella. Lo increíble es que todo esto se hace de forma remota cubriendo regiones que van desde los 60 km hasta los 1000 km o más de altura. Esta es una de las fortalezas de este gran instrumento.

El Radio Observatorio de Jicamarca es un punto de referencia indiscutible para científicos de todo el mundo. 

La construcción de este radio observatorio del IGP se inició en 1960, en plena carrera espacial, y su operación comenzó al año siguiente. Desde ese entonces, nuestro radar ha venido operando ininterrumpidamente a largo de estas seis décadas. Una de las principales razones por las que el radar ha mantenido su vigencia radica en su estratégica ubicación. 

El radio observatorio se encuentra ubicado en la región que se conoce como el ecuador magnético, que es una región o franja que rodea la Tierra sobre la cual las líneas del campo magnético terrestre son paralelas a la superficie. Jicamarca, y en general el centro del Perú, se encuentran en esta región. 

El campo magnético terrestre es variable y se ha reconfigurado a lo largo de los años, sin embargo, curiosamente, en el Perú, la ubicación del ecuador magnético se ha mantenido aproximadamente en el mismo lugar. Esto ha permitido que nuestro radar mantenga su posicionamiento internacional ya que es el principal radar de su tipo ubicado en esta región. Ello ha permitido que la mayor parte del conocimiento científico que se tiene sobre la ionósfera y capas altas de la atmósfera en la región ecuatorial se deben a observaciones y estudios realizados con datos obtenidos con nuestro radar.

INTERCAMBIO. El radio observatorio recibe a científicos de diferentes partes del mundo que en colaboración con investigadores locales desarrollan nuevos experimentos de observación de los fenómenos de la ionósfera.

Foto: IGP

Sin embargo, nos podemos preguntar, ¿por qué debemos observar o estudiar estas capas de la atmósfera? La ionosfera y el campo magnético de la Tierra son los escudos naturales que nos protegen de la radiación y partículas que emite continuamente el Sol. La ionosfera absorbe la mayor cantidad de los rayos X y ultravioleta que llegan del Sol, permitiendo la existencia de vida en la Tierra. Por otro lado, en la actualidad, existen diversas aplicaciones de telecomunicaciones y radionavegación que dependen de enlaces de radio que atraviesan la ionósfera. 

Los diversos fenómenos que ocurren en ella afectan las señales de estos radioenlaces, pudiendo distorsionar la información que llevan o inclusive interrumpir por completo estos enlaces de comunicación. Por ejemplo, los sistemas de navegación satelital, como el GPS, son algunos de los sistemas que se ven más afectados por los fenómenos de la ionósfera particularmente en la región ecuatorial. Los errores en la estimación de ubicación generados por estos sistemas pueden incrementarse en algunos metros o decenas de metros ante la ocurrencia de perturbaciones ionosféricas. 

Gran parte del conocimiento científico que se tiene sobre la ionósfera en la región ecuatorial se deben a estudios realizados con datos obtenidos con nuestro radar.

Así, el estudio de estos fenómenos es de necesidad actual, ya que, si pudiéramos pronosticar su ocurrencia, se podrían tomar medidas de prevención que reduzcan el impacto que estos fenómenos tienen sobre nuestras tecnologías, y por ende en sobre nuestros medios de vida. En la medida que seamos cada vez más dependientes de estas tecnologías, seremos más vulnerables a los fenómenos y perturbaciones de la ionósfera, es por ello que las observaciones y estudios que se realizan en nuestro Radio Observatorio de Jicamarca mantienen su relevancia actual.

La continuidad del observatorio durante sus casi 60 años ha sido posible gracias a un gran esfuerzo de colaboración internacional. La mayor parte del financiamiento para operar nuestro radar proviene de la Fundación de Ciencias de los Estados Unidos (NSF – National Science Foundation), a través de un convenio de colaboración entre el Instituto Geofísico del Perú y la Universidad de Cornell, convenio que se viene renovando por varias décadas. 

A esto, también debemos sumar los diversos proyectos de colaboración científica que mantenemos con instituciones de diferentes países del mundo entre los que podemos contar, EE.UU., Alemania, Noruega, Japón, Brasil, Argentina, y otros. Así, todos los años, nuestra institución (IGP) recibe la visita de científicos de diferentes partes del mundo, que en colaboración con nuestros investigadores y personal especializado que laboran en nuestro Radio Observatorio, desarrollan nuevos experimentos de observación de los fenómenos de la ionósfera y alta atmósfera ecuatorial. 

El trabajo de generación de nuevas observaciones y de conocimiento científico es continuo, lo cual es posible gracias al esfuerzo y dedicación de ingenieros y técnicos peruanos que laboran en nuestras instalaciones. A lo largo de estos años nuestro el radio observatorio ha contribuido en la formación de estos ingenieros y técnicos quienes han potenciado sus capacidades al estar siempre expuestos al estado del arte en lo referente al estudio de la alta atmósfera y a la tecnología de radares. Así nuestro personal participa en conferencias y talleres internacionales en instituciones científicas de mucho prestigio siendo representantes destacados de nuestro país. Esta interacción continua ha permitido que varios de nosotros hayamos continuado con nuestra formación académica en programas de maestrías y doctorados en diferentes universidades del mundo, contribuyendo así con nuestro desarrollo personal y profesional.

Fuimos los primeros a nivel internacional en instalar un radar para el estudio de la ionósfera en la Antártida

Sobre lo mencionado anteriormente debemos agregar, que el radio observatorio es reconocido también como un laboratorio nacional de desarrollo de tecnología, probablemente uno de los pocos lugares en el país donde se pueden realizar estas actividades. Esta capacidad surge de la naturaleza única de nuestro radar ionosférico, ya que, al no existir otro sistema similar en el mundo, nuestros ingenieros y técnicos no solo adquirieron las capacidades para mantenerlo operativo, sino que, además, aplicando su innovación e ingenio, se han encargado de modernizar las diferentes partes que conforman el radar en múltiples ocasiones a lo largo de todos estos años. De este modo la mayor parte de los componentes y dispositivos electrónicos que conforman el radar, así como los algoritmos y programas que se utilizan en el procesamiento de los datos adquiridos por el radar han sido desarrollados por nuestros propios ingenieros y técnicos quienes están muy comprometidos con esta labor.

HISTORIA. El Radio observatorio tiene 60 años. En este tiempo la mayor parte de sus dispositivos electrónicos, algoritmos y procesamiento de los datos han sido desarrollados por científicos locales.

Foto: IGP

Esta experiencia nos ha permitido que participemos en diferentes proyectos de instrumentación científica a lo largo de los años. Por ejemplo, podemos mencionar que fuimos los primeros a nivel internacional en instalar un radar para el estudio de la ionósfera en la Antártida, en nuestra base Machu Picchu, en el año 1993. También fuimos los primeros peruanos en poner un instrumento científico en el espacio, el proyecto PERSEUS, que consistió en instalar un sistema de generación de ondas de radio en un cohete de la NASA para la medición del contenido de electrones en la ionósfera. Este instrumento fue lanzado durante una campaña científica de cohetería que se realizó en agosto del 2004 desde la base de lanzamientos espaciales Ronald Reagan, en el atolón de Kwajalein, Islas Marshall en el Pacífico Ecuatorial.

A nuestra experiencia en el desarrollo de equipamiento para el estudio de la ionósfera, y en un deseo de contribuir con las brechas de instrumentación científica en el país, nos hemos involucrado en los últimos años en el desarrollo de diversos instrumentos para la observación o detección de otros fenómenos geofísicos como lo son las precipitaciones, los huaycos, los deslizamientos, los volcanes, entre otros. 

Se está desarrollo un radar meteorológico en banda X: el primer radar en su tipo completamente desarrollado en el Perú.

Así podemos mencionar que hemos desarrollado un sistema de monitoreo de huaycos desplegado en el cruce de las quebradas de Huaycoloro y Río Seco, en el distrito de Lurigancho-Chosica, a un costado del observatorio, el cual brinda alertas automáticas de la ocurrencia de huaycos en esta región a través de una plataforma web que se ha desarrollado para este propósito.

Su uso fue clave durante los eventos del Fenómeno El Niño Costero en el verano del 2017, periodo durante el cual se brindó alertas continuas de la ocurrencia de huaycos a Sedapal para que pudieran cerrar las compuertas de la planta La Atarjea y así evitaran contaminar las aguas que se procesan en ella, la cual es la principal planta generadora de agua potable para la ciudad de Lima. 

También, venimos trabajando en el desarrollo e integración de un moderno radar meteorológico en banda X, el cual será el primer radar en su tipo completamente desarrollado en el Perú. Este sistema permitirá realizar mediciones de lluvia, o de precipitación en general, cubriendo un área de aproximadamente 50 km a su alrededor. Esto representará un hito en la forma como estudiamos los fenómenos climáticos en el Perú.

El radar tendrá la capacidad de ser móvil con el fin de poder ser transportado fácilmente a las diferentes regiones en el país donde podría ser necesario su uso. No solo eso, sino que sus mediciones en conjunto con modelos hidrodinámicos podrían servir para el pronóstico de la ocurrencia de huaycos o deslizamientos en una determinada zona de interés. Así podríamos contribuir aún más a la gestión de riesgo de desastres en el país.

Como vemos, la relevancia del observatorio no solo es actual, sino que se extiende tanto nacional como internacionalmente. Sin embargo, el crecimiento de la ciudad y el incremento de la actividad industrial en la zona del observatorio pone en peligro su continuidad operativa. Las observaciones que se realizan con nuestro radar ionósferico  son posibles gracias a la gran sensibilidad de su antena, lo cual requiere de un ambiente libre de contaminación o interferencia electromagnética (silencio radioeléctrico). 

Por ello, su ubicación fue escogida estratégicamente, rodeado de cerros y montañas que lo protegen de las señales de radio que vienen de la ciudad. Sin embargo, actividades de extracción de recursos naturales o actividades industriales en general que utilicen motores o generadores eléctricos potentes, sistemas de radiocomunicación y otros elementos que generan ruido radioeléctrico no son compatibles con las actividades del observatorio y representan una amenaza a su continuidad.

* Marco Milla es director del Radio Observatorio de Jicamarca desde el 2012 e investigador científico del Instituto Geofísico del Perú desde el 2010. Recibió los grados de Maestría y Doctorado del departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, en el 2006 y 2010 respectivamente.