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Marcos atingidos na incrível viagem dos segmentos do espelho primário do ELT

19 de Fevereiro de 2020

M1, o espelho primário do Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, é a peça fundamental do telescópio astronómico revolucionário atualmente em construção no deserto chileno do Atacama. Demasiado grande para poder ser fabricado a partir de uma única peça de vidro, o espelho de 39 metros de diâmetro será composto por 798 segmentos hexagonais, cada um com cerca de 5 centímetros de espessura e com uma dimensão de 1,4 metros. Produzir 798 segmentos (mais uns quantos sobresselentes) que consigam funcionar como um único espelho gigante que nos forneça dados astronómicos com uma qualidade sem precedentes, é um desafio de engenharia tremendo que merece ver celebrados os seus marcos principais.

Os segmentos do M1 começam por ser moldados na SCHOTT, na Alemanha, em Zerodur©, um material vidro-cerâmico com um coeficiente de expansão térmica muito baixo. Após a moldagem e tratamento dos blocos moldados para atingirem a sua forma aproximada, a SCHOTT entrega os segmentos à Safran Reosc, em França. Os primeiros 24 segmentos encontram-se atualmente já na Safran Reosc, prontos a serem polidos.

Infraestrutura de polimento inaugurada em Poitiers

De modo a polir e testar de maneira mais eficiente os cerca de 900 segmentos do M1, a Safran Reosc preparou uma fábrica exclusivamente dedicada ao ELT em Poitiers. Esta infraestrutura foi inaugurada dia 4 de Fevereiro por Xavier Barcons, Diretor Geral do ESO, e por Martin Sion, Diretor Executivo da Safran Electronics & Defense, tendo sido instalada num edifício usado anteriormente para armazenar motores de aviões. Única no mundo, a infraestrutura tem uma área de cerca de 5000 metros quadrados (mais de 19 vezes a área de um campo de ténis) e encontra-se equipada com equipamento óptico de alta tecnologia, pronto para começar a produção dos segmentos do M1 do ELT. No período de maior produção, a Safran Reosc fabricará em média um segmento de espelho por dia. 

É nesta infraestrutura que cada segmento M1 — ainda com uma forma arredondada — irá ser submetido a um processo de afagamento e polimento de modo a serem removidas quaisquer marcas na sua superfície e a atingir-se um aplanamento de algumas dezenas de nanómetros. Os engenheiros cortarão de seguida o segmento em forma hexagonal antes da fase final de polimento mais preciso: acabamento com raio de iões. 

Suportes dos segmentos entregues

Antes da fase final de polimento, os suportes dos segmentos são colocados. Estes componentes importantes formarão a estrutura base do espelho primário do ELT, dando rigidez e apoio ajustável a cada um dos seus 798 segmentos. Cada segmento, que pesa 250 kg com o seu suporte, irá mais tarde ser montado em três atuadores de posição, os quais podem inclinar-se com uma precisão notável.

O primeiro conjunto de suportes dos segmentos do M1, que estão a ser fabricados e testados a alta precisão pela VDL ETG Projects BV, na Holanda, acabam de ser entregues à Safran Reosc em Poitiers. Os suportes serão instalados na parte de trás de cada segmento, que ficará assim pronto para a fase final de polimento. Nesta fase, um raio de iões irá aplanar o segmento com uma precisão da ordem do tamanho molecular, fazendo assim desaparecer quaisquer imperfeições que tenham sido causadas quer pelo corte do segmento na sua forma hexagonal quer pela colocação do seu suporte na parte traseira.

Infraestrutura Técnica do ELT quase terminada

Após o polimento e teste, os segmentos estarão prontos a iniciar a sua viagem para o Chile. O ESO enviará os segmentos, com os suportes colocados, em conjuntos colocados em contentores com temperatura controlada preparados para o efeito. Uma vez no Chile, os segmentos serão transportados até ao Observatório do Paranal do ESO, no deserto do Atacama, onde serão recebidos na Infraestrutura Técnica do ELT, atualmente em fase final de construção. A enorme infraestrutura, construída numa parcela de terreno de 6500 metros quadrados, foi planificada e construída pela Abengoa Chile.

Mais do que uma mera instalação para os segmentos do M1, este edifício será utilizado para montar e preparar os diversos elementos do ELT, incluindo todos os seus espelhos. Inicialmente será usada para armazenação, integração e revestimento dos segmentos do M1, assim como para o revestimento dos espelhos secundário e terciário. Foram instalados recentemente na infraestrutura guindastes especiais para trabalhar com estes espelhos, fabricados pela INAMAR — uma representante chilena da marca alemã ABUS. 

Os dois próximos passos na vida de um segmento do espelho M1 do ELT ocorrerá também nesta infraestrutura de alta tecnologia. De modo a garantir que os segmentos estejam alinhados como pretendido uma vez instalados no telescópio, serão fixados sensores de borda em cada segmento. Finalmente, os segmentos serão enviados para a fábrica de revestimento do M1, desenhada e construída pela AGC Glass Europe, na Infraestrutura Técnica do ELT. É neste local que os segmentos são revestidos com uma fina camada de prata e uma camada protetora, ficando assim prontos para iniciar a sua viagem final até ao Cerro Armazones, a montanha que acolherá o ELT, para instalação no telescópio. 

Assinado novo contrato para limpeza e lavagem dos segmentos do M1

Assim que o ELT começar a operar, ter-se-á que proceder à manutenção dos componentes ópticos do telescópio, incluindo novo revestimento dos segmentos do M1. Antes de serem revestidos, à taxa de dois por dia, tem que ser retirada a camada de revestimento anterior e os segmentos têm que se lavados. No mês passado entrou em vigor um contrato assinado com a empresa sueca Fagerstroem Industrikonsult AB para a fábrica de limpeza e lavagem do M1. Nesta fábrica, os segmentos são sujeitos a um 'banho químico', especialmente desenvolvido para o ESO pela empresa dinamarquesa IPU, que removerá o revestimento antigo da sua superfície. Cada segmento do M1 é então cuidadosamente lavado e secado antes do controlo de limpeza que garante que a sua superfície está pronta a receber um novo revestimento. 

Assim que tiver recebido o seu novo revestimento, o segmento está pronto a ser levado de novo para o topo da montanha onde será reinstalado no ELT do ESO. Aí continuará o seu trabalho em conjunto com os outros segmentos, fazendo parte de um único espelho gigante que ajuda a ELT a levar a cabo a sua missão de investigar os mais importantes desafios astronómicos da nossa época.

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Imagens

Grande plano do espelho primário do ELT (imagem artística)
Grande plano do espelho primário do ELT (imagem artística)
Comparação de tamanhos entre o espelho primário do ELT e outros espelhos de telescópios grandes planeados
Comparação de tamanhos entre o espelho primário do ELT e outros espelhos de telescópios grandes planeados
Imagem artística do ELT em operação
Imagem artística do ELT em operação