SISTEMAS DE MEDICION

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Sistema métrico decimal

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El sistema métrico decimal o simplemente sistema métrico es un sistema de unidades basado en el metro, en el cual los múltiplos y submúltiplos de una unidad de medida están relacionadas entre sí por múltiplos o submúltiplos de 10.
Fue implantado por la 1ª Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1889), con el que se pretendía buscar un sistema único para todo el mundo para facilitar el intercambio, ya que hasta entonces cada país, e incluso cada región, tenía su propio sistema, a menudo con las mismas denominaciones para las magnitudes, pero con distinto valor.
Como unidad de medida de longitud se adoptó el metro, definido como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano terrestre, cuyo patrón se reprodujo en una barra de platino iridiado. El original se depositó en París y se hizo una copia para cada uno de los veinte países firmantes del acuerdo.
Como medida de capacidad se adoptó el litro, equivalente al decímetro cúbico.
Como medida de masa se adoptó el kilogramo, definido a partir de la masa de un litro de agua pura y materializado en un kilogramo patrón.
Se adoptaron múltiplos (deca, 10, hecto, 100, kilo, 1000 y miria, 10000) y submúltiplos (deci, 0,1; centi, 0,01; y mili, 0,001) y un sistema de notaciones para emplearlos.
Su forma moderna es el Sistema Internacional de Unidades (SI), al que se han adherido muchos de los países que no adoptaron el sistema métrico decimal con anterioridad.
Contenido[ocultar]
1 Historia del sistema métrico
2 Objetivos
2.1 Neutral y universal
2.2 Cualquier laboratorio debía poder reproducirlas
2.3 Practicidad
3 Múltiplos decimales
3.1 Prefijos comunes
3.2 Adopción del sistema
4 Enlaces externos
5 Véase también
6 Bibliografía
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Historia del sistema métrico [editar]

Países según su fecha de adopción del sistema métrico
Desde los albores de la humanidad se vio la necesidad de disponer de un sistema de medidas para los intercambios. Según estudios científicos las unidades de medida empezaron a utilizarse hacia unos 5000 años a.C.
Los egipcios tomaron el cuerpo humano como base para las unidades de longitud, tales como: las longitudes de sus antebrazos, pies, manos o dedos. El codo, cuya distancia es la que hay desde el codo hasta la punta del dedo corazón de la mano, fue la unidad de longitud más utilizada en la antigüedad, de tal forma que el codo real egipcio, es la unidad de longitud más antigua conocida. El codo fue heredado por los griegos y los romanos, aunque no coincidían en sus longitudes.
Hasta el siglo XIX proliferaban los sistemas de medición distintos, lo que suponía una de las causas más frecuentes de disputas entre mercaderes y entre los ciudadanos y los funcionarios del fisco. A medida que se extendía por Europa el intercambio de mercancías, los poderes políticos fueron viendo la necesidad de que se normalizara un sistema de medidas.
La primera adopción oficial de tal sistema ocurrió en Francia en 1791 después de la Revolución Francesa de 1789. La Revolución, con su ideología oficial de la razón pura facilitó este cambio y propuso como unidad fundamental el metro (en griego, medida). Lavoisier llegó a decir de él que "nada más grande ni más sublime ha salido de las manos del hombre que el sistema métrico decimal".
El sistema se derivaba de las propiedades de objetos de la naturaleza, el tamaño de la Tierra y la densidad del agua, y en relaciones sencillas entre una unidad y la otra. A fin de determinar con la mayor precisión posible el tamaño de la Tierra, se enviaron varios equipos a lo largo de varios años para medir la longitud de un arco de meridiano terrestre tan largo como fuera posible. Se decidió medir la longitud del meridiano que va desde la torre del fuerte en Montjuīc, en Barcelona a Dunquerque, que era el segmento más largo sobre tierra y casi totalmente dentro de territorio francés. Es destacable que a pesar que durante el proceso de medición hubo ocasionales hostilidades entre Francia y España, el desarrollo del nuevo sistema de medidas se consideró de tal importancia que el grupo de medición francés fue escoltado por tropas españolas dentro de España a fin de asegurar la continuidad de la medición.
La otra gran ventaja del sistema es que los múltiplos y submúltiplos son decimales, cuando anteriormente las unidades se dividían en tres, doce, dieciséis... partes, lo que dificulataba las operaciones aritméticas.
El proceso culminó en la proclamación el 22 de junio de 1799 del sistema métrico con la entrega a los Archivos de la República de los patrones del metro y el kilogramo, confeccionados en aleación de platino, presenciados por funcionarios del gobierno francés y de varios países invitados y muchos de los más renombrados sabios de la época.
Las mejorías posteriores de los sistemas de medición tanto del tamaño de la Tierra como de las propiedades del agua mostraron discrepancias con los patrones. La Revolución Industrial estaba ya en camino y la normalización de las piezas mecánicas, fundamentalmente tornillos y tuercas, era de la mayor importancia y estos dependían de mediciones precisas. A pesar de que las discrepancias que se encontraron habrían quedado totalmente enmascaradas en las tolerancias de fabricación de la época, cambiar los patrones de medida para ajustarse a las nuevas mediciones hubiera sido impráctico, particularmente cuando nuevos y mejores instrumentos acabarían encontrando nuevos valores cada vez más precisos. Por ello se decidió romper con la relación que existía entre los patrones y sus fuentes naturales de tal forma que los patrones en sí se convirtieron en la base del sistema y permanecieron como tales hasta 1960, año en el que el metro fue nuevamente redefinido en función de propiedades físicas y luego, en 1983, la Conferencia General de Pesos y Medidas celebrada en París hace una nueva definición del metro como la distancia recorrida por la luz en vacío durante 1/299.792.458 segundo. De esta forma, el metro recobró su relación con un fenómeno natural, esta vez realmente inmutable y universal. El kilogramo, sin embargo, permanece formalmente definido basándose en el patrón que ya tiene dos siglos de antigüedad.
El sistema métrico original se adoptó internacionalmente en la Conferencia General de Pesos y Medidas de 1889 y derivó en el Sistema Internacional de medidas. Actualmente, aproximadamente el 95% de la población mundial vive en países en que se usa el sistema métrico y sus derivados.

Objetivos [editar]
El sistema métrico se diseñó teniendo en cuenta varios objetivos. Como por ejemplo unificar los países en este ámbito.

Neutral y universal [editar]
Los diseñadores del sistema métrico querían que fuera lo más neutral posible para facilitar su más amplia adopción. Cuando se estaba desarrollando el sistema métrico, Francia utilizaba el calendario republicano que ya comenzaba a caer en desuso y fue finalmente abolido en 1806 debido a dos fallos fundamentales de diseño: las fechas se contaban a partir del día de la proclamación de la Primera República Francesa y los nombres de los meses se basaban en eventos puramente locales como brumaire (brumoso) o nivose (nevado), condiciones locales que no se daban ni siquiera en la totalidad del territorio francés.
Otras unidades de la época se derivaban del largo del pie de algún gobernante y frecuentemente cambiaban tras su sucesión. Las nuevas unidades no habrían de depender de tales circunstancias nacionales, locales o temporales.

Cualquier laboratorio debía poder reproducirlas [editar]
La forma habitual de establecer una norma era hacer los patrones de medida correspondientes y distribuir copias de ellos. Esto haría al nuevo estándar dependiente de los patrones originales y entraría en conflicto con el objetivo previo pues todos los países habrían de referir sus patrones al patrón del país que tuviera los originales.
Los diseñadores desarrollaron definiciones de las unidades básicas de tal forma que cualquier laboratorio equipado adecuadamente podría hacer sus modelos propios. Originalmente las unidades base se habían derivado del largo de un segmento de meridiano terrestre y la masa de cierta cantidad de agua. Por eso se descartaron, como base de la medida de longitud, el largo de un péndulo de un cierto periodo, pues varía con la latitud y eso habría obligado a definir una cierta latitud o el largo de un segmento del ecuador, en lugar de un segmento de un meridiano cualquiera, pues no todos los países tienen acceso a cualquier latitud.

Practicidad [editar]
Las nuevas unidades de medida deberían ser cercanas a valores de uso corriente en aquel entonces. Era de suponerse que el metro cercano a la vara o yarda, habría de ser más popular que la fallida hora decimal del calendario republicano francés+

Múltiplos decimales [editar]
Todos los múltiplos y submúltiplos de las unidades básicas serían potencias decimales. Ni las fracciones serían por mitades, como es el caso actualmente con las fracciones de pulgada, ni los múltiplos tendrían relaciones diferentes que potencias de diez, tal como es el caso del pie que equivale a doce pulgadas. Cabe destacar que la decimalización se sigue imponiendo aún en países que utilizan otras bases de medida, tal como ha sido el caso de la decimalización de la Libra tanto la británica como la irlandesa en 1971 o la aún más reciente (2000-2001) decimalización de las fracciones en los precios de las acciones en las bolsas de valores de los Estados Unidos.
El sistema métrico también definía una unidad de base decimal para la medida de ángulos, el gon o grad en el cual el ángulo recto se divide en 100 gons en lugar de los 90 del sistema sexagesimal, y donde cada gon se divide en 100 minutos y cada minuto en 100 segundos. De hecho, el kilómetro es la longitud de un arco de meridiano terrestre que abarca un minuto (de un gon de latitud. Esto es similar a la definición de una milla náutica que es la longitud de un arco de un minuto sexagesimal de latitud.
Al contrario, el sistema métrico no definió ninguna unidad decimal de medida de tiempo pues esto formaba parte del calendario republicano en el cual un día se dividía en 10 horas y cayó en desuso junto con este.

Prefijos comunes [editar]
Todas las unidades derivadas habrían de usar un mismo conjunto de prefijos para indicar cada múltiplo. Por ejemplo, kilo se usaría tanto para múltiplos de peso (kilogramo) como de longitud (kilómetro) en ambos casos indicando 1000 unidades base. Esto no evitó que se siguieran usando unidades ya arraigadas como la tonelada de 20 quintales (2000 libras castellanas o 920 kg) después convertida en tonelada métrica, 1000 kg, o el quintal de 100 libras castellanas, pasó a quintal métrico de 100 kg.
En los países anglosajones siguen usándose unidades antiguas como la tonelada de 20 quintales (2500 lb o 1150,20 kg) o el quintal de 5 arrobas (125&nbsp)

Adopción del sistema [editar]
Casi todos los países europeos lo adoptaron poco a poco, pero el Reino Unido se ha resistido durante mucho tiempo, así como los Estados Unidos de América, que han conservado hasta muy recientemente las unidades de medida tradicionales. El Reino Unido, a la vez que las naciones continentales adoptaban el sistema métrico, hizo un esfuerzo de unificación de sus unidades de medida, hasta entonces, como en el resto del mundo, distintas de región a región, para imponer el llamado sistema Imperial. Los Estados Unidos hicieron otro tanto, pero tomando como base otro sistema, de modo que, a menudo, las unidades de medida inglesas son distintas a las de los Estados Unidos.
En España, el metro se adopta como unidad fundamental de longitud por la Ley del 19 de julio de 1849. Ese año se crea al efecto un órgano consultivo del Gobierno, la Comisión de Pesos y Medidas cuyos trabajos dan lugar a las equivalencias entre las pesas y medidas españolas y el sistema métrico, publicándose tales equivalencias por Real Orden de 9 de diciembre de 1852. Finalmente, el Real Decreto de 14 de noviembre de 1879 establece la obligatoriedad del Sistema a partir de julio de 1880.













Sistemas de Medición Angular






Los sistemas de medición angular se denomina así a la clase de mediciones sobre un arco de circunferencia.
son un capítulo básico en el estudio de la
trigonometría, para comprender estos sistemas se debe saber el concepto de
angulo trigonométrico.
Ángulo Trigonométrico [editar]
Es una figura formada por un rayo que rota de un origen que viene a
ser el vertice desde una "posición inicial" hasta una "posición final"
este angulo puede superar el orden de los 360º a diferencia del angulo geometrico
Complementos
Existen variedades y deficiones del angulo trigonométrico :
Angulo positivo: El rayo gira en sentido antihorario
Angulo negativo: El rayo gira en sentido horario
Angulo nulo: El rayo no gira
Angulo de una vuelta: El rayo gira 360º

Sistemas de medición angular [editar]
Sistema sexagesimal : Sistema de 360º su unidad es el grado sexagesimal (º)
Se cumple:
1º=60'
1'=60
1º=3600
Sistema centesimal : Sistema de 400 g su unidad es el grado centesimal (g)
Se cumple:
1 g= 100 m
1 m= 100 s
1 g=10000 s
Sistema radial : Su vuelta se compone de 2╥rad, su unidad es el radian (rad)

A partir de lo explicado:
S

Sistemas de Medición
Los sistemas de referencia global son realizados a través de plataformas que representan puntos de referencia en el universo o en la Tierra. Mediciones entre marcas de referencia contienen información sobre la relación entre ellas. Esta relación puede ser expresada como dirección o distancia para una época determinada.
Los marcos de referencia existentes son usados de una manera jerárquica. El principio geodésico desde lo grande a lo pequeño es aplicado aquí. Por lo tanto, los quásares localizados en las fronteras del universo conocido, forman un marco de referencia celeste casi-inercial (CRF) en el cual es determinada la posición de la Tierra.
En el nivel jerárquico siguiente sigue el marco de referencia terrestre (TRF). Cualquier otra red geodésica continental, nacional, regional o local aparecerán en los pasos subsecuentes en los marcos de referencia jerárquicos y harán uso de los puntos de referencia de los niveles precedentes como un marco exterior de mayor escala. Es por tanto una obligación que las técnicas de medición más precisas sean aplicadas en los observatorios geodésicos, los cuales deben proveer datos para la generación de los marcos de referencia celeste y terrestre.
Para unir puntos de referencia de diferentes continentes se requieren mediciones con técnicas capaces de entregar la relación entre los puntos de referencia. Estas técnicas son resumidas como técnicas geodésicas espaciales.
Las mediciones de las técnicas geodésicas espaciales son sesgadas debido a fenómenos geodinámicos. Estos efectos locales deben ser seguidos mediante mediciones locales para complementar las técnicas geodésicas espaciales.
El modelamiento correcto de los fenómenos geodinámicos (Ilustr. 36) permite finalmente la determinación precisa de marcos de referencia.









Ilustración: Fenómeno geodinámico con señales significantes en mediciones con técnicas geodésicas espaciales. Un modelamiento apropiado del fenómeno permite la determinación precisa de marcos de referencia global. (Imágenes tomadas de [1].)

Técnicas Espaciales Geodésicas
Técnicas espaciales geodésicas son métodos de medición que unen las plataformas de medición basadas en la Tierra con objetos en el espacio a través de señales electromagnéticas. De ahí que las técnicas de geodesia espacial pueden ser explicadas con modelos de comunicación ([1]).
Los objetos más remotos en el universo son los quásares en una distancia de aproximadamente 3-15 billones de años luz. Esos objetos pueden ser detectados con radiotelescopios muy sensibles. Con la técnica de Interferometría de Base Muy Larga (VLBI) es posible relacionar la posición, orientación y rotación de la Tierra en el marco de referencia casi-inercial materializado por los quásares. Debido a la distancia de los quásares el campo de gravedad de la Tierra no es predominante en las mediciones VLBI. Por esto, VLBI tiene un carácter cinemático.
VLBI es complementado por las observaciones a satélites que están orbitando en el campo de gravedad de la Tierra. Por consiguiente las observaciones de Medición Láser a Satélites (SLR) y el seguimiento de satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) tienen un carácter dinámico, complementando las observaciones VLBI.
Los objetivos de VLBI y las técnicas satelitales pueden ser desarrollados algunas veces durante un día y por ello tener capacidad para proveer datos de posicionamiento preciso sobre una escala global.
En otras palabras: las técnicas geodésicas espaciales permiten determinar distancias de hasta 10000 km (a través de los océanos) con una precisión de pocos milímetros. Una red global de observatorios geodésicos permite en consecuencia un marco de referencia preciso con muchas aplicaciones en ciencia, navegación (espacial), cartografía.
VLBI
Sobre VLBI. Interferometría de Línea Base Muy Larga (VLBI: Very Long Baseline Interferometry) es una técnica geométrica que mide las diferencias de distancia entre al menos dos radiotelescopios, basados en la Tierra, usando la llegada de ondas frontales emitidas por un quásar distante. Debido a que la diferencia de tiempo en la recepción de las señales son de una precisión de pocos picosegundos, VLBI determina la posición relativa de los radiotelescopios en operación con una precisión de pocos milímetros y la posición de los quásares hasta unos pocos miliarcosegundos.
Los quásares muy distantes proveen un marco de referencia inercial el cual es dos órdenes de magnitud más exacto que el conocido catálogo fundamental de estrellas fijas FK5. Considerando que los radiotelescopios están fijos sobre una Tierra en rotación, VLBI sigue instantáneamente la orientación de la Tierra en un marco de referencia inercial, una información indispensable para cualquier tipo de determinación de órbitas satelitales y navegación espacial.
Como es una técnica de microondas, las observaciones VLBI pueden ser realizadas bajo todas las condiciones meteorológicas.
Los elementos de una estación VLBI geodésica consisten en general de
Un radiotelescopio con un receptor criogénico de doble banda (bandas S/X),
Un terminal de adquisición de datos para sintetizar la frecuencia del ancho de banda,
Un amplificador de hidrógeno como estándar muy preciso de frecuencia al cual todos los osciladores locales en el sistema VLBI deben tener su fase acoplada,
Un dispositivo de registro y formato para el almacenaje temporal del ruido digitalizado del quásar.




Ilustración 37: Principio de Interferometría de Línea Base Muy Larga mostrado en un interferómetro correlacionador de registro de cinta.

Usualmente los datos VLBI son adquiridos durante 24 horas sobre cerca de 30 quásares en aproximadamente 300 direcciones diferentes. Los datos de VLBI consisten en ruido digitalizado del quásar que es grabado junto con las marcas de tiempo, en cintas magnéticas en las estaciones. Después de completar las observaciones de un experimento las cintas magnéticas deben ser enviadas, desde todas las estaciones participantes, a un correlacionador de VLBI.
Después de la llegada de estas cintas el interferómetro es inicializado en el correlacionador. En el proceso de correlación se recorren los datos grabados en todas las estaciones simultáneamente y el procesador busca por el máximo de la función de correlación cruzada.
El producto del correlacionador son las marcas de fase y marcas de la amplitud desde los cuales el retraso e índice de retraso de la onda frontal pueden ser derivados. El retraso es la observable primaria en VLBI geodésico, este es mostrado en la ilustración 37. (Desde los datos VLBI Los radioastrónomos están usando las marcas de fase y de amplitud de los procesos de correlación para derivar imágenes de radioobjetos.)
Sobre VLBI en TIGO. El contenedor del módulo VLBI contiene un radiotelescopio con una parabólica desmontada de 6 m de diámetro que constituye el instrumento más grande de TIGO. Su masa es cercana a 23 ton. El radio telescopio puede ser transportado en dos contenedores. El diseño permite que dos personas sean capaces de instalar todo el módulo VLBI dentro de una semana sin ayuda de grúa (Ilustr. 18 - 25).
Los parámetros técnicos del radiotelescopio de TIGO están resumidos en tabla 2.


Tabla: Parámetros técnicos del radiotelescopio de TIGO para VLBI geodésico.
Parámetro
TIGO-VLBI
Propietario y agencia de operación
BKG
Año de construcción
1995
Sistema del radiotelescopio
corrimiento
Alimentación del receptor
foco primario
Diámetro del reflector principal
6 m
Distancia focal
2.18 m
0.3629
Superficie de contorno del reflector
0.2 mm
X-band (reference = 8.4 GHz, = 0.0357 m)
GHz
65 K
7700 Jy
35.5 dB/K
0.824
S-band (reference = 2.3GHz, = 0.1304m)
2.2-2.4 GHz
85 K
12000 Jy
22.3 dB/K
0.692
El terminal de adquisición de datos es un Mark IV compatible terminal, también llamado terminal VLBA4 (Ilustr. 28). Este es controlado por el Sistema de Campo para PC de la NASA, operando bajo el sistema operativo Linux. Los datos son grabados en cintas magnéticas delgadas, de una pulgada de ancho en el grabador VLBA4.
Usualmente la operación de VLBI es programada dentro del Servicio Internacional de VLBI (IVS). El programa principal es la observación continua de la rotación de la Tierra (CORE) en la cual una estación VLBI observa en diferentes redes VLBI globales, una a tres veces por semana por 24 horas. Cada experimento de 24 horas consiste en la observación de aproximadamente 300 quásares durante períodos cercanos a 3-5 minutos cada uno.
El módulo VLBI de TIGO está equipado con herramientas de medición como analizador de espectro, contadores de tiempo y frecuencia, medidor de potencia, osciloscopios digitales, generador de señales, registrador gráfico y herramientas mecánicas necesarias. Para la mantención del sistema de enfriamiento criogénico están disponibles una bomba de vacío y botellas de helio. Muchas de las partes de repuesto más importantes también están disponibles para minimizar el tiempo de detención por problemas técnicos en el sitio de operación.
SLR
Sobre SLR.
Medición Láser a Satélites (SLR) es una técnica de medición de pulso y eco, la cual usa láser para medir distancias desde estaciones en Tierra a satélites que portan retroreflectores.
Debido a que los eventos de enviar y recibir un pulso pueden registrados picosegundos, SLR determina la posición de la estación en la Tierra y del satélite dentro de pocos milímetros. Puesto que el objetivo al satélite está en movimiento en una órbita a través del campo gravitatorio de la Tierra, SLR es una técnica de medición dinámica, lo que permite la determinación del centro de masa de la Tierra. En atención a lo compacto y pasivo de los satélites para SLR, éstos poseen una órbita muy estable. SLR juega un rol indispensable en la definición del origen y escala de un marco de referencia geocéntrico global.
En consideración al uso de longitudes de ondas ópticas, SLR es dependiente de cielos claros y ausencia de nubes durante las pasadas de satélites.
Los elementos de una estación SLR son mostrados en la ilustración 41 y consisten en general de
Un telescopio óptico para láser de pulso de alta energía,
Un láser generador de pulso,
Un sistema de medición de tiempo con cronómetro de eventos,
Un computador de control para el cálculo de la predicción de órbitas, controlador del telescopio y procesamiento de los retornos
Predicción de órbitas están disponibles para cada satélite con el objeto de calcular los ángulos de puntería para el seguimiento del telescopio. Los operadores ajustan tres corrimientos: sesgo del tiempo, dirección longitudinal y lateral del curso del satélite para encontrar los retornos de señal. Los retornos registrados son procesados en la estación SLR después de que las observaciones han sido efectuadas. Varios cientos de retornos son resumidos en unos pocos, llamados puntos normales. Después de una exitosa observación, el reporte del seguimiento contiene información sobre los corrimientos de los elementos de la predicción de órbitas y de los puntos normales.
Sobre SLR en TIGO. El módulo SLR de TIGO contiene el Sistema de Distancia Láser de TIGO (TLRS). Este está diseñado para medir distancias a satélites con una precisión mejor que 0.01 m simultáneamente en dos longitudes de onda nm (infrarrojo cercano) and nm (violeta).
El TLRS esta diseñado para seguir satélites de órbita baja cercano a los 300 km de altitud hasta satélites geoestacionarios con distancias próximas a los 36000 km.
El Module SLR de TIGO consiste en un contenedor de 40 pies en el cual puede ser almacenado el telescopio y el equipamiento necesario durante el transporte.
Las partes principales de este sistema son:
telescopio óptico de 50 cm montado en un carro con su unidad de control,
láser de pulso,
unidad de transmisión/recepción óptica,
detectores de fotón simple,
cronómetro de alta precisión,
sistema de computador de control en tiempo real con sistema operativo Linux.
También están instalados un subsistema radar de detección aérea y compresor de aire seco para la conducción de aire.
En el sitio remoto, el telescopio óptico de 50 cm montado en carro puede ser posicionado precisamente sobre la marca de referencia terrestre en una fundación sólida de concreto.
Los componentes del generador del láser de pulso y detectores son localizados al interior de un ambiente de sala limpia. Los pulsos del láser son guiados a través de un túnel de conexión entre el telescopio y el contenedor.
Si el telescopio es movido fuera del contenedor, el espacio ganado es transformado en la sala de operación desde la cual las mediciones de distancia láser son desarrolladas.
El telescopio láser del tipo Galileo incluye dos espejos que están inclinados respecto del eje primario del telescopio. Por tanto, el giro del haz permite un diseño muy compacto del telescopio y el uso de una apertura completa, de 50 cm, sin oscurecimiento central.