maxon fornisce un commutatore per filtri automatico per il super telescopio

maxon è stata scelta per la fornitura del commutatore per filtri ottici per quello che presto sarà il più grande telescopio ad ampio campo al mondo. Il progetto, che coinvolge cinque laboratori di ricerca francesi, richiede motori e unità di comando che siano particolarmente affidabili e in grado di operare con una precisione di un decimo di millimetro.

Con uno specchio da 8,4 metri e una telecamera da 3,2 gigapixel (che la rendono la più grande telecamera digitale al mondo), il Large Synoptic Survey Telescope (LSST) è un progetto che può essere descritto solo con superlativi. La sua missione? Spostare i confini dell'universo visibile ma anche ispezionare e mappare senza sosta l'universo per i prossimi 10 anni dall'osservatorio sulla cima di Cerro Pachón in Cile.

LSST: prodotto dall'esperienza da tutto il mondo

Per completare la sua missione, il Large Synoptic Survey Telescope fotograferà l'intero cielo diverse volte ogni settimana consentendo di catalogare i cambiamenti e misurare il movimento dei corpi celesti. Le osservazioni astronomiche contribuiranno agli studi volti a illustrare la struttura e l'evoluzione del sistema solare e della Via Lattea. I risultati saranno anche applicati a diversi progetti di ricerca dedicati a svelare i misteri della materia oscura e dell'energia oscura.

Coordinato dagli USA, il progetto ha un budget di circa 675 milioni di dollari (circa 600 milioni di euro). Circa venti Paesi parteciperanno all'analisi dei risultati con contributi da laboratori di ricerca in tutto il mondo. Oltre agli Stati Uniti e il Cile, anche la Francia partecipa attivamente alla costruzione del telescopio con l'Istituto nazionale di fisica nucleare e di fisica delle particelle (IN2P3).

Ingegneria di precisione al servizio dell'astronomia

Il telescopio è installato sulla cima del Cerro Pachón a 2.680 metri, un luogo scelto per i bassi livelli di interferenza atmosferica e luminosa. È alloggiato in una cupola con 30 metri di diametro e 17 metri di altezza completamente motorizzata in modo che il telescopio possa ruotare ed essere puntato in tutte le direzioni possibili.

Il telescopio è formato da tre elementi principali. Il primo è il supporto con cui il telescopio viene posizionato precisamente in preparazione delle osservazioni. Vi è poi l'ottica, formata da tre specchi asferici curvati, il più largo dei quali ha un diametro di oltre 8 metri. E infine abbiamo la telecamera digitale, uno degli elementi centrali del progetto.

La telecamera è realizzata con un sensore digitale da 3,2 miliardi di pixel raffreddato a -100°C, sensibile a una gamma particolarmente ampia di luce, dal vicino ultravioletto al vicino infrarosso, che consente misurazioni fotometriche nell'intero spettro. Infine, la telecamera comprende un sistema di filtri ottici che permettono agli utenti di selezionare la frazione dello spettro luminoso che intendono osservare.

Commutatore rapido per filtri ottici

Tutti i telescopi per le osservazioni astronomiche comprendono un commutatore per filtri ma la maggior parte dei sistemi attualmente in uso sono troppo lenti per soddisfare le ambiziose esigenze prestazionali dell'LSST, che richiede un cambio 15 volte più rapido di quello di altri strumenti di dimensioni analoghe.

Un team di cinque laboratori francesi ha quindi collaborato allo sviluppo di un sistema robotizzato in grado di posizionare un nuovo filtro sopra la telecamera in pochi minuti. Per affrontare questa sfida il team ha dovuto gestire importanti vincoli tecnici, a cominciare dall'integrazione del commutatore per filtri automatico per non parlare poi del fatto che tutti i componenti dovevano essere alloggiati nel corpo della telecamera, dove dovevano mantenere la propria stabilità anche in caso di un forte terremoto

The use of the same supplier for the motor/controller combination means that there are no compatibility issues: maxon EC40/GP42 and EPOS2 70/10 positioning controller.

Il team ha progettato un dispositivo in grado di manipolare i costosissimi filtri, ciascuno con un diametro di 75 cm e un peso di quasi 40 kg, con una precisione di un decimo di millimetro. Il cuore del dispositivo è un carosello che può essere caricato con massimo di cinque filtri e in grado di fornire il filtro da utilizzare in meno di 20 secondi. Inoltre è previsto un meccanismo automatico per il carico e lo scarico del filtro sulla telecamera e un altro meccanismo per il carico dei filtri all'interno della telecamera. Insieme, questi tre elementi formano il commutatore per filtri automatico.

Compattezza, affidabilità, supporto

È in questo contesto che l'Istituto nazionale di fisica nucleare e di fisica delle particelle (LPNHE) in Francia ha cercato il supporto degli esperti di MDP - maxon France. Il configuratore online e la relativa documentazione tecnica pubblicata sul sito web maxon sono stati il punto di partenza per individuare i componenti iniziali per l'integrazione nel sistema.

Nei successivi contatti è stata comprovata l'idoneità delle soluzioni di MDP - maxon France e il ricorso allo stesso fornitore per la combinazione motore/unità di comando ha evitato qualsiasi problema di compatibilità. Ad esempio, il carosello e il commutatore per filtri automatico utilizzano i motori di azionamento EC40/GP42 e RE40/GP52C insieme al comando di posizionamento digitale modulare EPOS2 70/10.

Tra i vari criteri adottati dai team che hanno lavorato all'LSST vi erano la compattezza dei componenti (motori, riduttori e unità di comando), un fattore essenziale in quanto dovevano essere integrati nel cuore della telecamera, unita alla completa affidabilità. Inoltre, il commutatore per filtri deve essere in grado di funzionare in modo continuo limitando la manutenzione a periodi di 2 settimane ogni 2 anni, quando il funzionamento del telescopio viene interrotto a causa della rialluminizzazione degli specchi.

Una collaborazione poliedrica

La difficoltà degli interventi  sul commutatore per filtri ottici riflette l'ambizione del progetto e dà l'idea della collaborazione necessaria tra i vari partecipanti dell'LSST. Da parte sua maxon è lieta che il configuratore online, i motori e i sistemi elettronici abbiano contribuito a risolvere con successo questa sfida tecnica e scientifica!
Fateci sapere come possiamo aiutarvi. Contattate il vostro esperto maxon locale. 

Copyright delle immagini
LSST; maxon Group