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Logros en el diseño de los actuadores y sensores del espejo principal del ELT de ESO

24 de Noviembre de 2020

M1, el espejo principal del Extremely Large Telescope (ELT) de ESO avanza hacia su finalización, tras la aprobación del diseño final de sus sensores de borde, mientras los actuadores de posición también se aproximan a este hito clave. Los sensores y actuadores son componentes fundamentales para la calidad óptica y funcionalidad del espejo gigante de 39 metros. Se prevé que el ELT inicie sus operaciones durante esta década en el desierto de Atacama en Chile.

El espejo primario del ELT, denominado M1, se compone de 798 segmentos hexagonales fabricados con un delgado vidrio cerámico. Dichos segmentos deben trabajar conjuntamente para garantizar la calidad óptica del espejo, conservando la forma de éste pese a cambios en la posición del telescopio, o condiciones externas, tales como temperatura, presión o viento. Los soportes flexibles y sensores del espejo, específicamente los actuadores de posición y sensores de borde del M1, permiten que cada segmento del espejo pueda desplazarse independientemente con precisión nanométrica (una millonésima de milímetro) y son cruciales para alcanzar el potencial del telescopio.

Actuadores de posición

Situados bajo cada uno de los 798 segmentos de espejo, los soportes de segmento del M1 conectan cada espejo con la celda de soporte del espejo primario. El primer conjunto de soportes de segmentos del M1, producidos y probados con gran precisión por VDL ETG Projects BV en los Países Bajos, se entregaron recientemente a Safran Reosc en Poitiers, Francia, donde los segmentos de espejo pasan a la etapa de pulido y ensamblaje.  

Cuando lleguen a Chile, cada segmento individual del espejo, de unos 1,4 metros de ancho y 250 Kg de peso con su estructura de soporte, se instalará sobre tres actuadores de posición. Dichos actuadores ajustan constantemente la posición de los segmentos del espejo mediante movimientos diminutos y precisos.

Los actuadores de posición son construidos por la empresa alemana Physik Instrumente (PI). La empresa, especializada en posicionamiento y motorizado de precisión, construirá los 2394 actuadores de posición necesarios para adaptar los segmentos del espejo principal del ELT con una precisión milimétrica. El diseño final de estos actuadores de alta precisión está a punto de aprobarse, y la fabricación en serie comenzará cuando la revisión del diseño final haya concluido.

Sensores de borde del M1

Otro componente importante del sistema del espejo principal, los sensores de borde, ya ha superado la revisión de diseño final. Los sensores de borde del M1, diseñados y fabricados por el consorcio FAMES (compuesto por Fogale Nanotech en Francia y Micro-Epsilon en Alemania), son los más precisos jamás diseñados para un telescopio. Los sensores, dos a cada lado de cada segmento, pueden detectar cualquier desplazamiento de los segmentos, aunque solo sea por una millonésima de milímetro. Un total de 4608 sensores de borde analizará las posiciones relativas de todos los segmentos del M1, permitiendo corregir la forma del espejo cuando los segmentos se desplacen.

Dado el gran número de sensores de borde y actuadores de posición, debido al tamaño del ELT, la fase de diseño final exigió que las empresas produjeran decenas de unidades para probar y validar minuciosamente no solo los productos en sí, sino también sus procesos de fabricación y producción. Tras la finalización de la revisión final del diseño de los sensores de borde, FAMES iniciará la producción en serie de estos componentes cruciales del telescopio.

Se prevé que a mediados del 2021 se enviará el primer lote de sensores de borde y actuadores de posición a la Instalación técnica del ELT situada en el desierto de Atacama en Chile, para su futuro montaje en los segmentos del M1. 

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Imágenes

Prototipo de segmento del M1 con estructura de soporte
Prototipo de segmento del M1 con estructura de soporte
Sensores de borde para los segmentos del espejo primario del ELT
Sensores de borde para los segmentos del espejo primario del ELT
Actuadores de posición para los segmentos del espejo primario del ELT
Actuadores de posición para los segmentos del espejo primario del ELT