AVANCES EN LOS ESPEJOS DEL LSST

Grandes avances se registran en los sistemas de espejos primario/terciario (m1/M3) y secundario. El Laboratorio de Espejos del Observatorio Steward inició las tareas de pulido del M1/M3 y se y se publicó una propuesta para la construcción del M2.

El M1/M3 avanza hacia la fase final de pulido.

Las superficies del M1 y M3, las cuales comparten un blanco monolítico con el M3 ubicado dentro del anillo del M1, comienzan a brillar (literalmente) a medida que avanzan al pulido óptico final. Ambas superficies se generaron a partir de grandes dimensiones y se han formado con una rueda de diamante grueso, removiendo cerca de 5 toneladas de material de exceso para permitir que la superficie del M3 emerja desde dentro del substrato del M1. Luego de esto, las superficies fueron sometidas a un pulido abrasivo grueso que fue cambiando a partículas de tamaño cada vez mas finas para lograr las formas ópticas iniciales (algo parecido a pulir un trozo de madera con papel de lija mas fino). En la actualidad, el pulido indica que finalmente hemos alcanzado el ultimo paso del proceso óptico. Sin embargo, este hito viene acompañado del aspecto mas desafiante de la fabricación óptica a medida que se eliminan capas diminutas de material y las superficies se miden para confirmar la convergencia hacia la calidad final de superficie óptica.

El proceso de pulido es guiado por mediciones de pruebas ópticas de la superficie del espejo en la torre de pruebas del Laboratorio Óptico. La imagen de abajo muestra la preparación para las pruebas del M3 (los parches sobre el espejo relacionan los datos de prueba con la ubicación de las superficie). La fotografía de la derecha es una visión mirando hacia arriba para mostrar la estructura de puente que sostiene todos los equipos de pruebas ópticas del M3. En la parte superior de la torre se aprecia un puente similar que sostiene el hardware de prueba del M1.

El gráfico de abajo muestra los primeros datos de pruebas ópticas de la superficie del M3. Este interferograma representa un mapa de contorno de la superficie, mostrando la desviación (en altura) de la superficie deseada del espejo. Los datos de las mediciones se usan para determinar la próxima sesión de pulido. La información guía la ubicación y fija el tiempo de la herramienta de pulido para que saque pequeñas cantidades de material, en otras palabras, puliendo las áreas de contorno alto para lograr la superficie óptica final.

Nótese que la escala de los datos está expresada en micrones de desviación, lo cual es muy pequeño, pero a medida que el proceso de pulido se termine, se transformarán en nanómetros. El pulido del M3 y el M1 continuará en el Laboratorio de Espejos con la prueba de aceptación final fijada para fines de 2013.

Se publica una propuesta publica para la fabricación del M2.

El personal de Telescopio y de Sitio terminó con éxito recientemente una Revisión de Diseño Final en Agosto para apoyar la publicación de una propuesta pública para la fabricación del M2. El objetivo básico incluye el pulido de la superficie convexa de 3,4 metros y el accesorio de 78 espejos de apoyo. Un objetivo opcional para el vendedor será el diseño final y la fabricación del sistema completo de la Celda de Ensamblaje del M2, que consistirá en la estructura de la celda del espejo, el sistema de soporte del espejo, la electrónica y los sensores, control de temperatura y el sistema de control del espejo.

El equipo invirtió un esfuerzo de ingeniería considerable para desarrollar una solución para el sistema que permita un enfoque de diseño/construcción. La imagen de abajo muestra una sección transversal de la Celda de Ensamblaje del M2 con el M2 integrado a ella (apuntando hacia abajo). Tres anillos de actuadores sostienen los 72 soportes axiales, los cuales se adhieren a los cojines pequeños unidos a la parte cóncava del M2. Estos actuadores ejercen fuerzas sobre el espejo para controlar la forma convexa. Hay seis conectores tangenciales alrededor del diámetro exterior que sostienen las cargas transversales en función de ángulo de zenit para minimizar el estrés y la deformación en el sustrato del espejo.

Como se muestra a continuación, la parte superior del Ensamblaje de la Celda incluye paneles removibles para tener el sistema dentro de un control de temperatura y proporcionar lugar para instalar el hexápodo del M2 el cual se alinea con el M2 en la montura del telescopio. La base del Ensamblase de la Celda incluye anillos de apertura para definir la apertura del M2 y frenos de seguridad para evitar cualquier daño causado por movimientos sísmicos. La geometría de anillo circular de los actuadores permite crear un eficiente diseño de estructura de acero para la celda del espejo. El gráfico de la celda del espejo destaca las características del diseño que permite una frecuencia alta natural (para minimizar las vibraciones en el telescopio), acceso para mantenimiento y agujeros para cableado y flujo de aire.

Aparte de las actividades de diseño y análisis de ingeniería, el equipo realizó pruebas de hardware con un actuador prototipo. La imagen de abajo muestra la diseño base de actuadores y el actuador axial prototipo en una montura de prueba. Las pruebas de laboratorio confirmaron el desempeño del sistema.

Las ofertas de los vendedores interesados se esperan para principios de Octubre. El plan es adjudicar el contrato a nuestro proveedor a principios de 2013.

Artículo escrito por Bill Gressler, Manager de Subsistemas de Sitio y Telescopio del LSST