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Avanços no design dos atuadores e sensores do espelho primário do ELT do ESO

24 de Novembro de 2020

M1, o espelho primário do Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, está agora mais perto de ficar completo com a aprovação do design final dos seus sensores de borda e com os atuadores de posição também quase a atingir este importante marco. Os sensores e os atuadores são cruciais para a qualidade óptica e funcionalidade do espelho gigante de 39 metros de diâmetro. Prevê-se que o ELT comece a operar dentro de 5 ou 6 anos no deserto chileno do Atacama.

O espelho primário do ELT, o M1, é composto por 798 segmentos hexagonais, feitos de um material fino de vidro-cerâmica. Para garantir a qualidade óptica do espelho, os seus segmento têm que trabalhar em conjunto de modo a manter a forma do espelho, apesar das mudancas de posição do telescópio e das condições exteriores, tais como temperatura, pressão e ventos. Suportes que se movem e sensores, nomeadamente os atuadores de posição e sensores de borda do M1, permitem que cada segmento de espelho se mova independentemente dos outros e com uma precisão da ordem do nanómetro (1 milionésima do milímetro) e são cruciais para que o telescópio atinja o seu potencial.

Atuadores de posição do M1

Colocados por baixo de cada um dos 798 segmentos de espelho, os suportes dos segmentos do M1 ligam cada um dos espelhos à célula de suporte do espelho primário. O primeiro conjunto de suportes de segmentos do M1, que estão a ser fabricados e testados com elevada precisão pela companhia holandesa VDL ETG Projects BV, foram recentemente entregues à Safran Reosc em Poitiers, França, onde os segmentos de espelho estão a ser polidos e montados.

Uma vez no Chile, cada segmento individual de espelho, com uma dimensão de 1,4 metros de um lado ao outro e pesando cerca de 250 kg já com a estrutura de suporte montada, será instalado sobre três atuadores de posição. Estes atuadores irão ajustar de forma constante a posição dos segmentos de espelho executando movimentos minúsculos mas muito precisos.

Os atuadores de posição serão construídos pela empresa alemã Physik Instrumente (PI). Especialista em motores de precisão e posicionamento, a companhia fabricará os 2394 atuadores de posição necessários para ajustar os segmentos do espelho primário do ELT com extrema precisão. O design final destes atuadores de alta-precisão está quase em fase final de aprovação, com a produção em série a começar assim que a revisão do design final estiver concluída.

Sensores de borda do M1

Outro componente importante do sistema do espelho primário, os sensores de borda, passaram já a sua revisão final de design. Os sensores de borda do M1, que estão a ser concebidos e serão fabricados pelo consórcio FAMES (composto pela Fogale Nanotech em França e pela Micro-Epsilon na Alemanha), são os sensores de borda mais precisos alguma vez desenhados para um telescópio. Com dois sensores colocados em cada lado de cada segmento, estas peças detectarão qualquer deslocamento dos segmentos relativo às suas posições, ainda que seja apenas de uma milionésima de milímetro. Um total de 4608 sensores de borda medirão as posições relativas de todos os segmentos do M1, permitindo assim que a forma geral do espelho seja corrigida quando os segmentos saem do seu lugar.

Dado o elevado número de sensores de borda e de atuadores de posição necessários, consequência do tamanho do ELT, na fase final de design foi preciso que as companhias produzissem dezenas de unidades para que se pudesse testar e validar cuidadosamente não apenas os próprios produtos, mas também o seu processo de produção e fabrico. Com a conclusão da revisão final de design dos sensores de borda, o FAMES iniciará agora a produção em série destes componentes cruciais do telescópio.

Espera-se que em meados de 2021, o primeiro conjunto de sensores de borda e atuadores de posição esteja pronto para ser entregue nas Instalações Técnicas do ELT, no deserto chileno do Atacama, onde será futuramente montado nos segmentos do M1.