Risk Assessment of Environmental Conditions Affecting the Useful Lifetime of Cherenkov Telescopes at El Roque de Los Muchachos Observatory

Abstract

En este artículo se detalla un análisis de riesgos cuyo propósito es evaluar, con carácter general, el impacto de las condiciones meteorológicas adversas en el mantenimiento y operación de un telescopio Cherenkov localizado en un entorno medioambiental hostil. El trabajo incluye un estudio detallado de las probabilidades de eventos meteorológicos adversos en el Observatorio del Roque de los Muchachos, incluyendo tormentas de gran intensidad, calimas, temperaturas extremas, heladas e impactos de rayos atmosféricos, entre otros, mejorando la precisión de los análisis ya existentes y adecuando los resultados a las peculiaridades estructurales de los telescopios Cherenkov. El análisis se basa en los requerimientos del plan de riesgos de los LST, aplicando categorías de probabilidad y severidad para determinar la criticidad de los eventos adversos. Además de orientar la protección de los telescopios, este trabajo permite estimar su vida útil. Este análisis fue aplicado para identificar los mayores riesgos por eventos adversos de carácter medioambiental y meteorológico a los que se expone la futura instalación astronómica Cherenkov Telescope Array (CTA). CTA estará constituido por 4 telescopios tipo LST, los más grandes y complejos del observatorio, y por 5 telescopios de menor tamaño, los MST. La importancia de este artículo radica fundamentalmente en cuatro factores: 1. El elevado coste de CTA. Solo el primer LST, ya construido, ha costado del orden de 12.000.000 Eur. La agrupación de los 4 LST está financiada fundamentalmente por una partida de fondos Feder de 40.000.000 Eur y el sub array de MSTs está valorado en aproximadamente 25.000.000 Eur. 2. La localización del observatorio. El observatorio de El Roque se encuentra en una zona de difícil acceso, a 2200 m por encima del nivel del mar, y está expuesto a incendios naturales, impactos de rayos atmosféricos, fuertes vientos, heladas, y calimas. 3. La vulnerabilidad de los telescopios. A diferencia de los telescopios ópticos, que pueden protegerse con domos, los telescopios Cherenkov no permiten el uso de estos sistemas de protección. Toda su estructura, así como los espejos que enfocan la radiación Cherenkov de la cámara, esta permanente expuesta a la fuerte radiación UV del entorno y a cualquier condición adversa de carácter meteorológico o ambiental. 4. El potencial del observatorio. El consorcio CTA está constituido por más de 1500 científicos, fundamentalmente procedentes de Alemania, Francia, Japón, España y Estados Unidos. A diferencia de los telescopios Cherenkov actuales, CTA será una infraestructura de acceso abierto en donde se espera un volumen excepcional de solicitudes de tiempos de observación por parte de científicos de todo el mundo, lo que requerirá un proceso de selección riguroso y altas garantías de fiabilidad y disponibilidad del observatorio. El potencial de producción científica está avalado por la producción científica del observatorio precursor, MAGIC. MAGIC consta de sólo dos telescopios Cherenkov que trabajan en modo estéreo, y su diámetro de parábola es de 17 m. CTA tendrá cuatro telescopios LST, además de los MST. Cada LST tiene 23 m de parábola y una cámara con un número mayor de píxeles, siendo éstos de prestaciones muy superiores a las de los píxeles de MAGIC. Por otra parte, la construcción de los LST se ha realizado en base a unos requerimientos de fiabilidad, mantenimiento y resiliencia mucho más estrictos que los que se establecieron en MAGIC, lo que permite garantizar una mayor disponibilidad de tiempo de observación cada año. CTA, catalogado como "landmark" por el European Strategy Forum on Research Infrastructures (ESFRI), representa un avance científico y económico para España. Su ubicación en La Palma no solo refuerza el prestigio del país, sino que también genera impacto económico en la isla. Este análisis es esencial para garantizar la resiliencia y fiabilidad de esta infraestructura astronómica de referencia mundial.