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Traguardi raggiunti nell'incredibile viaggio dei segmenti dello specchio primario di ELT

19 Febbraio 2020

M1, lo specchio principale dell'ELT (Extremely Large Telescope) dell'ESO, è il fulcro della rivoluzionaria macchina astronomica attualmente in costruzione nel deserto di Atacama in Cile. Troppo grande per essere realizzato a partire da un singolo pezzo di vetro, lo specchio da 39 metri di diametro sarà composto da 798 segmenti esagonali, ciascuno di circa 5 centimetri di spessore e 1,4 metri di larghezza. Produrre 798 segmenti (più alcuni pezzi aggiuntivi) che possono lavorare insieme come un unico specchio gigante al fine di fornire dati astronomici di qualità senza precedenti è una vera sfida ingegneristica, con traguardi che meritano di essere celebrati.

I segmenti di M1 iniziano la loro vita alla SCHOTT in Germania, come pezzi grezzi di Zerodur©, un materiale vetroceramico con bassissima espansione termica. Dopo la fusione e la lavorazione dei pezzi grezzi fino alla forma approssimativa, i segmenti vengono consegnati da SCHOTT a Safran Reosc, in Francia. I primi 24 segmenti sono attualmente alla Safran Reosc, pronti per essere lucidati.

Inaugurata la struttura di lucidatura a Poitiers

Per gestire in modo più efficiente la lucidatura e il collaudo di oltre 900 segmenti per M1, la Safran Reosc ha sviluppato una struttura dedicata alla lucidatura per ELT a Poitiers, inaugurata il 4 febbraio da Xavier Barcons, direttore generale dell'ESO, e da Martin Sion, amministratore delegato di Safran Electronics & Defense. La struttura, costruita in un edificio che ospitava i motori degli aeromobili, è unica al mondo. Ha una superficie di circa 5000 metri quadrati (quasi 20 volte l'area di un campo da tennis) ed è fornita di apparecchiature ottiche ad alta tecnologia, pronte per la produzione in serie dei segmenti di M1 per ELT. Al picco della produzione, Safran Reosc completerà in media un segmento di specchio al giorno.

In questa struttura, ogni segmento grezzo di M1 - ancora di forma rotonda - passa attraverso un processo di levigatura e lucidatura per rimuovere eventuali graffi sulla superficie e livellarlo fino a una precisione di alcune decine di nanometri. Gli ingegneri quindi tagliano il segmento in forma esagonale prima della fase finale e più precisa di lucidatura: finitura per mezzo di un fascio ionico.

Consegnato il supporto per segmenti

Prima di questa fase finale di lucidatura, i supporti dei segmenti vengono fissati ai segmenti di specchio. Questi componenti fondamentali formeranno la struttura portante dello specchio primario dell'ELT, fornendo un supporto rigido e regolabile a ciascuno dei 798 segmenti. Ogni segmento, del peso di 250 kg incluso il supporto, verrà successivamente montato su tre attuatori di posizione che possono inclinarlo su diversi assi con incredibile precisione.

Il primo set di supporti per i segmenti di M1, prodotti e verificati ad alta precisione da VDL ETG Projects BV nei Paesi Bassi, è appena stato consegnato a Safran Reosc a Poitiers. I supporti verranno installati sul retro di ciascun segmento, che sarà quindi pronto per la fase di lucidatura finale. Qui, un raggio ionico livella il segmento con precisione molecolare, risolvendo eventuali imperfezioni causate dal taglio della forma esagonale e dal fissaggio del supporto.

Il centro tecnico di ELT è quasi pronto

The next two steps in the life of an ELT M1 mirror segment also happen in this high-tech facility. To ensure the segments are aligned as desired once they are installed on the telescope, edge sensors are fixed on each segment. Finally, the segments are sent to the M1 coating plant, designed and manufactured by AGC Glass Europe, at the ELT Technical Facility. There, the segments are covered with a thin layer of silver and a protective coating. They are then ready to make their last journey to Cerro Armazones, the mountain that hosts the ELT, for installation on the telescope.

Dopo la lucidatura e le verifiche, i segmenti saranno pronti per iniziare il loro viaggio verso il Cile. L'ESO spedirà i segmenti, con i relativi supporti già fissati, in vari lotti contenuti in contenitori dedicati a temperatura controllata. Una volta in Cile, saranno trasportati all'Osservatorio Paranal dell'ESO, nel deserto di Atacama, dove saranno accolti presso lo stabilimento tecnico di ELT (ETF), che sta per essere completato. La gigantesca struttura, costruita su un appezzamento di terreno di 6500 metri quadrati, è stata progettata e costruita da Abengoa Cile.

Più che una semplice struttura per i segmenti di M1, verrà utilizzata per assemblare e preparare i vari elementi dell'ELT, compresi tutti gli specchi. In primo luogo, verrà utilizzato per lo stoccaggio, l'integrazione e il rivestimento dei segmenti di M1, nonché per il rivestimento degli specchi secondario e terziario. Nella struttura sono state recentemente installate gru speciali per la movimentazione degli specchi - prodotte da INAMAR, un rappresentante cileno del marchio tedesco ABUS.

In questa struttura ad alta tecnologia si svolgono anche i prossimi due passi nella vita di un segmento di specchio M1 di ELT.  Per garantire che i segmenti siano allineati come desiderato una volta installati sul telescopio, alcuni sensori di prossimità sono fissati su ciascun segmento. Infine, i segmenti vengono inviati all'impianto di verniciatura di M1, progettato e prodotto da AGC Glass Europe, presso lo stabilimento tecnico di ELT. Lì, i segmenti sono coperti con un sottile strato di argento e un rivestimento protettivo. Sono quindi pronti per il loro ultimo viaggio verso Cerro Armazones, la montagna che ospita l'ELT, per essere installati sul telescopio.

Firmato un nuovo contratto per il lavaggio e la sverniciatura dei segmenti di M1

Quando l'ELT inizierà a funzionare, la struttura sarà il centro principale per la manutenzione dei componenti ottici dell'ELT, tra cui la ricopertura dei segmenti M1. Prima di essere rivestiti, al ritmo di due al giorno, i segmenti devono essere "spogliati" del loro vecchio rivestimento e lavati. Il mese scorso è entrato in vigore un contratto con la società svedese Fagerstroem Industrikonsult AB per l'impianto di lavaggio e sverniciatura M1. I segmenti che attraversano questo impianto sono sottoposti a un processo di "pulizia chimica", sviluppato appositamente per l'ESO dalla società danese IPU, per rimuovere il vecchio rivestimento dalla superficie. Ogni segmento di M1 viene quindi accuratamente lavato e asciugato prima di passare attraverso un controllo di pulizia che garantisca che la superficie sia pronta per un nuovo rivestimento.

Ogni segmento, dopo essere stato di nuovo verniciato, è pronto per essere riportato in montagna ed essere reinstallato sull'ELT dell'ESO. Lì, continuerà il suo ruolo in collaborazione con gli altri segmenti come unico, enorme specchio, contribuendo a realizzare la missione dell'ELT di affrontare le più grandi sfide astronomiche del nostro tempo.

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