Po raz pierwszy na prototypie systemu nośnego pomyślnie zainstalowano największe na świecie zwierciadło optyczne, aby potwierdzić niezwykłe działanie teleskopu.
The Gigantyczny Teleskop Magellana zintegrowała swoje pierwsze lustro główne ze złożonym systemem wsparcia, rozpoczynając testy w celu sprawdzenia jego wydajności. Ten kamień milowy przybliża teleskop do zapewnienia niespotykanej rozdzielczości obrazu, wspomaganej przez zaawansowane siłowniki i czujniki.
Gigantyczny Teleskop Magellana pomyślnie zainstalował jedno ze swoich ukończonych 8,4-metrowych zwierciadeł głównych w prototypowym systemie nośnym w laboratorium lustrzanym Richarda F. Carisa na Uniwersytecie Arizony. Ten złożony system nośny — wielkością porównywalną do połowy boiska do koszykówki i zawierający trzy razy więcej części niż typowy samochód — ma kluczowe znaczenie dla precyzji optycznej i stabilności teleskopu.
Instalacja ta wyznacza początek sześciomiesięcznej fazy testów optycznych, która ma potwierdzić, że system nośny może precyzyjnie sterować zwierciadłem, potwierdzając zaawansowane możliwości teleskopu w zakresie zbierania światła.
Unikalna konstrukcja głównego układu zwierciadeł
Powierzchnia zbierająca światło Olbrzymiego Magellana rozciąga się na 368 metrów kwadratowych i składa się z siedmiu największych zwierciadeł optycznych na świecie, ułożonych w unikalny kwiatowy wzór. Razem te zwierciadła zapewnią najwyższą rozdzielczość obrazu i najszersze pole widzenia, jakie kiedykolwiek osiągnięto w badaniach astronomicznych, zapewniając nawet 200-krotność mocy dzisiejszych wiodących teleskopów. Każde lustro waży 16 ton i jest obsługiwane przez specjalistę układ pneumatyczny umieszczone w stalowej ramie, czyli „komórce”. Ten system wsparcia z precyzją na poziomie nanometrów reguluje położenie zwierciadła, reguluje jego temperaturę, chroni je przed zmianami sejsmicznymi i utrzymuje jego kształt przed ugięciem grawitacyjnym podczas ruchu teleskopu. W tandemie siedem zwierciadeł funkcjonuje jako pojedyncza powierzchnia zbierająca światło, tworząc idealne warunki dla maksymalnej wydajności optycznej teleskopu podczas obserwacji naukowych.
„Praca ta jest finansowana z nagrody National Science Foundation” – powiedziała Barbara Fischer, kierownik podsystemu zwierciadła pierwotnego w Gigantycznym Teleskopie Magellana. „Zaczęliśmy integrować prototypowy system aktywnego wsparcia ponad trzy lata temu i po raz pierwszy użyliśmy symulatora masy zwierciadła stalowego, aby wykazać, że nasz projekt jest w stanie bezpiecznie wspierać i kontrolować ukończone segmenty zwierciadła głównego. Jestem zaszczycony możliwością współpracy z niezwykłym zespołem i ekscytujące jest wreszcie zobaczenie ukończonego segmentu lustrzanego zintegrowanego z ogniwem.”
Kompleksowy montaż i transport
Kluczową częścią procesu integracji była ścisła współpraca firmy Giant Magellan z Uniwersytetem Texas A&M przy czyszczeniu, montażu i testowaniu siłowników pomocniczych używanych w ogniwie. Podczas gdy faktyczna instalacja lustra w celi trwała tylko jeden dzień, proces rozpoczął się od czterech tygodni demontażu w celu przygotowania celi i systemu nośnego do transportu. Następnie system został przeniesiony 33 km z parku technologicznego Uniwersytetu Arizony do laboratorium lustrzanego Richarda F. Carisa w celu ponownego montażu. Ta skomplikowana logistycznie operacja miała miejsce kilka godzin po północy, aby zminimalizować zakłócenia w ruchu, ponieważ szeroka komora ładunkowa wymagała dwóch pasów ruchu do transportu.
Precyzyjne sterowanie dzięki innowacyjnym siłownikom
„Główny, aktywny system wsparcia zwierciadlanego Gigantycznego Teleskopu Magellana jest pierwszym w swoim rodzaju” – powiedziała Trupti Ranka, główny inżynier ds. optomechanicznych systemów sterowania w Gigantycznym Teleskopie Magellana. „Aktywny system wsparcia zawiera układ około 200 siłowników i czujników kontrolujących położenie i kształt 16-tonowego, 8,4-metrowego lustra z dokładnością do ułamka mikrona. System sterowania umożliwia harmonijne działanie danych z czujników i elementów wykonawczych, aby osiągnąć tę precyzję.
Rygorystyczne testy w celu zapewnienia wydajności
Teraz, gdy jedno ze zwierciadeł głównych zostało pomyślnie zintegrowane z prototypem systemu nośnego, zostanie ono poddane rygorystycznym testom pod wieżą metrologiczną w laboratorium luster Richarda F. Carisa, aby potwierdzić, że zwierciadło może zachować swój kształt i parametry w różnych warunkach pracy. Po zakończeniu testów projekt aktywnych systemów wsparcia produkcyjnego zostanie poddany ostatecznemu przeglądowi, a produkcja rozpocznie się w 2027 roku.
„Ten skomplikowany system wymagał lat projektowania, budowania i testowania przez zespół wyspecjalizowanych inżynierów i techników” – powiedział Tomas Krasuski, główny inżynier oprogramowania i testów systemów w Gigantycznym Teleskopie Magellana. „Każdy komponent został dokładnie przetestowany przed zintegrowaniem go z systemem. Teraz, gdy zainstalowaliśmy segment lustrzany, z radością możemy sprawdzić jego działanie. Dotarcie tutaj było trudnym, ale satysfakcjonującym procesem.”
Postęp i przyszłe plany produkcyjne
Kamień milowy podkreśla kolejny etap rozwoju siedmiu głównych segmentów zwierciadeł Wielkiego Teleskopu Magellana i ich systemów nośnych. Trzy z głównych segmentów zwierciadła są już gotowe, natomiast pozostałe cztery znajdują się na różnych etapach polerowania. Siódme i ostatnie zwierciadło główne zostało odlane w październiku 2023 roku i obecnie jest przygotowywane do polerowania. Ten najnowszy kamień milowy następuje również po uruchomieniu w sierpniu 2024 r. 39-metrowego giganta Magellana montaż konstrukcji mocowania teleskopu w Ingersoll Machine Tools w Rockford w stanie Illinois, który będzie obsługiwał siedem zwierciadeł głównych i ich ogniwa, optykę adaptacyjną i instrumenty naukowe.
„Po raz pierwszy kompletny segment zwierciadła głównego został zintegrowany z systemem nośnym — to ogromny krok w naszej podróży w kierunku pierwszego światła” – powiedział William Burgett, kierownik projektu Gigantycznego Teleskopu Magellana. „Po sprawdzeniu wydajności rozpoczniemy produkcję wszystkich siedmiu ogniw lustrzanych w Ingersoll Machine Tools, co będzie jednym z najbardziej ekscytujących osiągnięć w dotychczasowej historii”.
Gigantyczny Teleskop Magellana jest obecnie w budowie w 40% w 36 stanach i jest na dobrej drodze, aby zacząć działać w Chile na początku lat 30. XXI wieku.
