Draagconstructies voor gesegmenteerde spiegels

Thema:: Grondgebaseerde astronomie; Ruimtevaart en wetenschappelijke instrumentatie

7 augustus 2024

Optische systemen worden steeds groter. De primaire spiegels, die hier onderdeel van zijn, dus ook. De grootste telescopen ter wereld hebben bijvoorbeeld spiegels met een diameter van wel 24 tot 39 meter. Spiegels van dit formaat kunnen hun eigen gewicht niet dragen. Daarom bestaat elke spiegel uit meerdere kleinere spiegels die perfect samenwerken. Hiervoor zijn er op de nanometer nauwkeurige draagconstructies nodig. TNO ontwerpt en bouwt deze systemen.

Draagconstructies voor European Extremely Large Telescope (E-ELT)

Na meer dan 10 jaar van concurrerende prototypes en kennisontwikkeling paste ESO het ontwerp van TNO toe op de E-ELT-telescoop. Deze is 39 meter en bestaat uit 798 hexagonale segmenten met elk een diameter van 1,4 meter. Onze industriepartner VDL bouwt de volledige serie ELT M1-constructies. De serie is naar verwachting klaar in 2024.

Stabiliteit en stijfheid van ELT M1-draagconstructies

De draagconstructies zijn stabiel en hebben een hoge stijfheid. Het is bewezen dat dit systeem een oppervlaktevorm van 25 nm behoudt in elke richtingshoek en over een breed temperatuurbereik.

Dit komt door:

Elk paraboolvormig segment wordt ondersteund door 3 vertakkende structuren, whiffletrees.
Deze wiffletrees bieden in totaal 27 steunpunten.
3 aandrijvingen ondersteunen de wiffletrees en brengen de spiegelsegmenten actief in de juiste positie.
Ook zitten er in de whiffletrees warpingharness-aandrijvingen, die de elastische zwaartekrachtvorming van de telescoopstructuur corrigeren wanneer het evaluatiepunt van de telescooprichting verandert.

Laterale ondersteuning van ELT M1-draagconstructies

Voor de laterale ondersteuning zit er een membraan in een vak van elk spiegelsegment.
Een bewegend frame ondersteunt dit membraan.
Het bewegende frame isoleert het spiegelsegment van de elastische belastingen die worden veroorzaakt door de doorbuiging van de bladveren.
3 bladveren sturen de zijdelingse verplaatsing en het klokken van het bewegende frame aan. Deze bladveren zijn verbonden met de vaste telescoopstructuur.

elt_m1_support_structure — Draagconstructie ELT M1: 1,4 m spiegel bestuurd tot op 25 nm nauwkeurigheid van de oppervlaktevorm

Ontwerpen voor de ELT M2 en ELT M3

TNO maakte ook ontwerpconcepten voor de ELT M2 en ELT M3. Dit zijn de TMT M2 en de GMT-M2 FSMS correctieve spiegelbevestigingen. De conceptafbeelding van de GMT vind je hieronder.

giant_magellan_telescope_s_fsms — TNO-ontwerpconcept voor de FSMS secundaire spiegelondersteuning van de Giant Magellan Telescope

Combinatie met adaptieve spiegels

Bij TNO richten we ons op het combineren van de draagconstructies met adaptieve spiegels. Zo bouwen we de grootste, nauwkeurigste en meest betrouwbare adaptive-optics-systemen voor de astronomie. Neem contact met ons op om te bespreken hoe we deze uiterst nauwkeurige en actieve spiegelbevestigingstechnologieën aan jouw wensen kunnen aanpassen.