maxon Story

맥슨은 슈퍼 망원경을 위한 자동 필터 교환기를 공급합니다

맥슨은 머지않아 세계에서 가장 큰 광각 망원경이 될 망원경의 광학 필터 교환기 시스템을 공급하는 업체로 선정되었습니다. 5개의 프랑스 연구소가 참여하는 이 프로젝트에는 특히 신뢰할 수 있고 10분의 1밀리미터의 정확도로 작동할 수 있는 모터와 컨트롤러가 필요합니다.

8.4미터 거울과 3.2기가픽셀 카메라(세계에서 가장 큰 디지털 카메라)를 갖춘 대형 시놉틱 관측 망원경(Large Synoptic Survey Telescope: LSST)는 최상급으로 정의되는 프로젝트입니다. 이 프로젝트의 임무는? 보이는 우주의 경계를 확장할 뿐만 아니라 칠레의 세로 파촌 정상에 있는 천문대에서 앞으로 10년 동안 우주를 끊임없이 관측하고 지도화하는 것입니다.

LSST: 전 세계 전문 지식의 산물

대형 시놉틱 관측 망원경은 이 임무를 완수하기 위해 매주 여러 차례 전체 하늘을 촬영하여 변화를 분류하고 천체의 움직임을 측정할 수 있습니다. 이 망원경의 천문 관측은 태양계와 은하수의 구조와 진화를 밝히기 위해 고안된 연구에 기여할 것입니다. 또 발견의 결과는 또한 암흑 물질과 암흑 에너지의 신비를 푸는 데 전념하는 다양한 연구 프로젝트에 적용될 것입니다.

미국이 조정한 이 프로젝트의 예산은 약 6억 7,500만 달러(약 6억 유로)입니다. 거의 20개국이 전 세계의 연구 실험실에서 나온 정보를 바탕으로 결과를 분석하는 데 기여할 것입니다. 미국, 칠레와 함께 프랑스는 프랑스 국립 핵 및 입자 물리학 연구소(IN2P3)를 통해 망원경 설치에 적극적으로 참여하고 있습니다.

천문학 활동에서의 정밀 공학

망원경은 매우 낮은 수준의 대기 및 발광 간섭으로 인해 선택된 장소인 체로 파촌의 2,680미터 높이 정상에 설치되었습니다. 이 망원경은 직경 30m, 높이 17m의 돔 안에 있습니다. 돔은 완전히 자동화되어 있어 망원경이 가능한 모든 방향을 연속적으로 가리키도록 회전할 수 있습니다.

“이 카메라는 -100°C까지 냉각되는 32억 픽셀의 디지털 센서로 제작되었습니다.”

망원경 자체는 세 가지 주요 요소로 구성됩니다. 그 중 첫 번째는 망원경이 관측을 준비하기 위해 정밀하게 배치되는 마운트입니다. 그 다음 광학 요소가 있는데, 이것은 3개의 곡선을 이루는 비구면 거울로 구성되며 그 중 가장 큰 거울은 직경이 8미터 이상입니다. 마지막으로 이 프로젝트의 핵심 중 하나인 디지털 카메라가 있습니다.

이 카메라는 -100°C로 냉각되는 32억 픽셀의 디지털 센서로 제작되었습니다. 이 카메라는 근자외선에서 근적외선까지 특히 광범위한 빛에 민감하므로 광도 측정을 전체 스펙트럼에서 수행할 수 있습니다. 마지막으로 이 카메라에는 사용자가 관찰하고자 하는 광스펙트럼의 일부를 선택할 수 있도록 하는 광학 필터 시스템이 통합되어 있습니다.

급속 광학 필터 체인저

모든 천문 관측 망원경에는 필터 교환기가 포함되어 있지만, 현재 사용 중인 대부분의 시스템은 LSST의 야심찬 성능 요구 사항을 충족하기에는 너무 느립니다. 이 시스템에는 비슷한 크기의 다른 장비보다 15배 빠른 전환이 필요합니다.

따라서 5개의 프랑스 연구소로 구성된 팀이 단 몇 분 만에 이미징 카메라 위에 새 필터를 배치할 수 있는 로봇 시스템 개발에 협력했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 팀은 모든 구성 요소가 카메라 본체에 있어야 했기 때문에 자동 필터 교환기의 통합을 시작할 때 주요 기술적 제약 조건을 다루어야 했습니다. 그리고 강한 지진이 발생하더라도 완벽하게 안정적으로 유지되어야 합니다.

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.

이 팀은 직경이 75cm이고 무게가 거의 40kg인 매우 값비싼 필터를 10분의 1밀리미터의 정확도로 처리할 수 있는 장치를 설계했습니다. 이 장치의 중심 부분은 최대 5개의 필터를 로드할 수 할 수 있는 회전판이며 그 중 하나는 20초 이내에 사용할 수 있습니다. 또한 카메라에 필터를 로드/언로드하는 자동 메커니즘과 카메라 내에 필터를 로드하는 또 다른 메커니즘이 있습니다. 이 세 가지 요소가 함께 모여 자동 필터 교환기가 됩니다.

소형화, 신뢰성, 지원

이러한 맥락에서 프랑스 국립 핵 및 입자 물리학 연구소(LPNHE)는 MDP - 맥슨 프랑스에 전문가 지원을 요청했습니다. 맥슨의 웹사이트에 게시된 온라인 구성기 및 이와 관련된 기술 문서는 시스템 통합에 적합한 초기 구성 요소를 식별하기 위한 출발점의 역할을 했습니다.

그 후의 교환 과정에서 MDP - 맥슨 프랑스의 솔루션에 적합성이 있는지 검증하였으며 모터/컨트롤러의 결합에 동일한 공급업체를 이용한다는 것은 호환성 문제가 없음을 의미했습니다. 예를 들어, 회전판과 자동 필터 교환기는 맥슨 EC40/GP42 및 RE40/GP52C 드라이브 모터와 함께 EPOS2 70/10 모듈식 디지털 위치 제어 컨트롤러를 사용합니다.

LSST에서 작업하는 팀이 채택한 다양한 기준 중에는 구성 요소의 소형화, 즉 모터, 기어헤드 및 컨트롤러의 소형화(카메라의 심장부에 통합되어야 하는 필수 요소)와 완벽한 신뢰성의 결합이 있었습니다. 실제로, 필터 교환기는 지속적으로 작동할 수 있어야 하며 유지보수 작업은 2년마다 2주간으로 유지보수가 제한되는 바, 이때는 거울의 재알루미늄화를 위해 망원경 작동이 중단됩니다.

다방면의 협업

수행된 작업이 광학 필터 교환기에 요구하는 까다로운 특성은 프로젝트의 포부를 반영하며, LSST의 다양한 관계자 간에 필요한 협업의 정도에 대한 아이디어를 제공합니다. 맥슨은 온라인 구성기, 모터 및 전자 시스템이 이러한 기술 및 과학적 과제를 성공적으로 실현하는 데 기여한 것을 기쁘게 생각합니다!
어떤 도움이 필요한지 알려주십시오. 현지 맥슨 전문가에게 연락하십시오.