Het Nederlandse bedrijf VDL heeft de opdracht gekregen de draagstructuur voor de hoofdspiegel van de Extremely Large Telescope te bouwen. De spiegel heeft een doorsnede van 39 m.
Die ondersteuningsstructuur is essentieel voor de kwaliteit van de grootste optische/infraroodtelescoop ooit. Die structuur moet de 798 segmenten waar de hoofspiegel uit bestaat tot op de nanometer nauwkeurig op zijn plaats houden. De kwaliteit van de hoofdspiegel bepaalt in hoge mate de nauwkeurigheid waarmee ver in het heelal kan worden gekeken. De spiegelelementen zelf hebben een diameter van 1,4 m en zijn een 5 cm dik, en hebben ondersteuning nodig om doorbuigen op hun eigen gewicht te voorkomen.
Ondertussen moet die hoofdspiegel ook nog eens kunnen draaien om naar verschillende posities in het heelal te kunnen kijken. Als de spiegel bijna verticaal staat, werkt de zwaartekracht anders op de constructie in dan als hij op zijn rug ligt. De wijze waarop de spiegelsegmenten de zwaartekracht ondervinden verandert met het draaien waardoor de spiegelelementen vervormen wisselend. Om die vervorming tegen te gaan is de ondersteuningsstructuur actief: hij corrigeert continu de vorm van het spiegelelement. De constructie moet het bovendien gemakkelijk maken om het spiegelsegment te vervangen. Ze worden elke anderhalf jaar vervangen, dus elke dag zijn er twee aan de beurt lees ook 'Telescoop in het kwadraat'.
Bedacht bij TNO
Het ontwerp van de ondersteuning is in eerste bedacht bij TNO. In 2009 interviewde De Ingenieur projectleider Jan Nijenhuis erover, lees hier de pdf met het deels verouderde, interview. De ondersteuning is een soort vertakte boom: op drie poten staan weer drie poten met elk nog eens drie steunpunten, zodat elke spiegel op 27 van die steunpunten rust. De eerste drie poten zijn elk voorzien van een actuator die samen de spiegel in zijn gewenste vorm houden. Al die bijna 2400 actuatoren bij elkaar sturen zo de hoofdspiegel aan.
De actuatoren zelf zijn opgebouwd uit twee cilinders: een grove voor het micrometerwerk, en een fijnere voor de nanometers. De constructie is zo gemaakt dat de actuatoren niet permanent in bedrijf zijn: de warmte die ze dan ontwikkelen zou al voldoende zijn om de spiegel te vervormen. De temperatuur van de spiegel mag niet meer dan 1 °C variëren. In een latere fase heeft TNO samen met de Enabling Technologies Group van VDL het ontwerp verder uitgewerkt en productierijp gemaakt.
Visitekaartje
Lange tijd was het spannend of het TNO/VDL-ontwerp door de European Space Organisation, de opdrachtgever van de telescoop, zou worden uitverkoren. Andere landen hadden zich ook aangediend. ‘Dit is een prachtig visitekaartje voor de Nederlandse maakindustrie’, zegt woordvoerder Miel Timmers van VDL desgevraagd. Voor het maken van de 798 steunstructuren wordt een aparte productielijn opgezet; het bedrijf moet ze binnen vijf jaar afleveren.
De spiegelsegmenten zelf moeten perfect glad zijn; de totale foutmarge voor de schotelvormige spiegel bedraagt 25 nm, nog geen miljoenste van de spiegeldikte. De spiegels worden gemaakt door het Amerikaanse Schott en geslepen door het Franse Safran.
De Extreme Large Telescope komt te staan op een 3 km hoge bergtop in het noordelijke Andesgebergte in Chili, vlakbij de Very Large Telescope met een hoofdspiegel van 8,2 m.
Openingsfoto: computeranimatiue toont een deel van de hoofdspiegel.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.