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Meilensteine auf der unglaublichen Reise der Hauptspiegelsegmente des ELT erreicht

19. Februar 2020

M1, der Hauptspiegel des Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, ist das Herzstück der revolutionären astronomischen Anlage, die derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird. Der Spiegel mit einem Durchmesser von 39 Metern wird aus 798 sechseckigen Segmenten bestehen, die jeweils etwa 5 Zentimeter dick sind und einen Durchmesser von 1,4 Metern haben. Die Herstellung von 798 Segmenten (plus ein paar zusätzlicher Teile), die als ein einziger riesiger Spiegel zusammenarbeiten können, um beispiellose astronomische Daten zu liefern, ist eine technische Herausforderung mit Meilensteinen, die es wert sind, gefeiert zu werden.

M1-Segmente entstehen bei SCHOTT in Deutschland als Rohlinge aus Zerodur©, einem glaskeramischen Werkstoff mit sehr geringer Wärmeausdehnung. Nach dem Gießen und der Bearbeitung der Rohlinge auf ihre ungefähre Form bei SCHOTT werden die Segmente an Safran Reosc, Frankreich, geliefert. Die ersten 24 Segmente befinden sich bereits dort und können poliert werden.

Polieranlage in Poitiers eingeweiht

Um das Polieren und Testen von über 900 M1-Segmenten effizienter zu gestalten, hat Safran Reosc eine spezielle ELT-Polieranlage in Poitiers entwickelt. Sie wurde am 4. Februar von Xavier Barcons, Generaldirektor der ESO, und Martin Sion, CEO von Safran Electronics & Defense, eingeweiht. Die Anlage, die in einem Gebäude untergebracht ist, in dem früher Flugzeugmotoren gelagert wurden, ist weltweit einzigartig. Es hat eine Fläche von rund 5000 Quadratmetern (mehr als 19 Mal die Fläche eines Tennisplatzes) und ist mit High-Tech-Optikgeräten ausgestattet, die nun für die Massenproduktion von ELT M1-Segmenten bereit sind. In der Spitzenproduktion wird Safran Reosc durchschnittlich ein Spiegelsegment pro Tag fertigstellen.

In dieser Anlage durchläuft jeder M1-Segment-Rohling – noch immer in runder Form – einen Schleif- und Polierprozess, um alle Spuren auf seiner Oberfläche zu entfernen und sie auf wenige Zehntel Nanometer genau zu schleifen. Anschließend schneiden die Ingenieure das Segment in eine sechseckige Form, bevor der letzte und präziseste Polierschritt erfolgt: das Ionenstrahl-Finishing.

Segmentstützen geliefert

Vor dieser letzten Phase des Polierens werden die Segmentstützen an den Spiegelsegmenten befestigt. Diese wichtigen Komponenten bilden die Rückgratstruktur des Hauptspiegels des ELT und bieten eine starre und einstellbare Trägerstruktur für jedes seiner 798 Segmente. Jedes Segment, das mit seiner Halterung 250 kg wiegt, wird später auf drei Positionsaktuatoren montiert, die es mit unglaublicher Genauigkeit neigen und kippen können.

Der erste Satz von M1-Segmentstützen, die von VDL ETG Projects BV in den Niederlanden mit hoher Präzision hergestellt und getestet werden, wurde gerade an Safran Reosc in Poitiers geliefert. Die Halterungen werden auf der Rückseite jedes Segments installiert, das dann für die abschließende Polierphase bereit sein wird. Hier nivelliert ein Ionenstrahl das Segment auf eine molekülgroße Präzision und gleicht Unregelmäßigkeiten aus, die durch das Schneiden der sechseckigen Form und das Anbringen des Trägers entstehen.

Technische Anlage des ELT steht kurz vor der Fertigstellung

Nach dem Polieren und Testen sind die Segmente bereit, ihre Reise nach Chile anzutreten. Die ESO wird die Segmente mit ihren befestigten Stützen in Chargen in speziellen temperaturkontrollierten Containern verschiffen. In Chile angekommen, werden sie zum Paranal-Observatorium der ESO in der Atacama-Wüste transportiert, wo sie in der technischen Anlage des ELT empfangen werden, die kurz vor der Fertigstellung steht. Die riesige Anlage, die auf einem 6500 Quadratmeter großen Grundstück errichtet wurde, wurde von Abengoa Chile entworfen und gebaut.

Es ist mehr als nur eine Anlage für M1-Segmente. Sie wird zur Montage und Vorbereitung verschiedener Elemente des ELT, einschließlich aller Spiegel, verwendet werden. In erster Linie wird sie zukünftig für die Lagerung, Integration und die Beschichtung der M1-Segmente sowie für die Beschichtung der Sekundär- und Tertiärspiegel verwendet. Spezielle Kräne zur Handhabung dieser Spiegel – hergestellt von INAMAR, einem chilenischen Vertreter der deutschen Marke ABUS - wurden vor kurzem in der Anlage installiert.

Die nächsten beiden Schritte im Leben eines ELT M1-Spiegelsegments finden ebenfalls in dieser Hightech-Anlage statt. Um sicherzustellen, dass die Segmente nach der Installation am Teleskop wie gewünscht ausgerichtet sind, werden an jedem Spiegelement Sensoren angebracht. Schließlich werden die Segmente zur M1-Beschichtungsanlage, die von AGC Glass Europe entworfen und hergestellt wird, geschickt. Dort werden sie mit einer dünnen Silberschicht und einer Schutzschicht überzogen. Danach sind sie bereit für ihre letzte Reise zum Cerro Armazones, dem Berg auf dem sich das ELT befindet, um dort am Teleskop installiert zu werden.

Neuer Vertrag für das Reinigen und Entschichten von M1-Segmenten unterzeichnet

Sobald das ELT in Betrieb genommen wird, wird die Anlage die Hauptdrehscheibe für die Wartung der optischen Komponenten des ELT sein, einschließlich der Neubeschichtung der M1-Segmente. Vor der Neubeschichtung müssen die Segmente bei einer Rate von zwei pro Tag von ihrer alten Beschichtung befreit und gereinigt werden. Im vergangenen Monat trat ein Vertrag mit der schwedischen Firma Fagerstroem Industrikonsult AB über die M1-Wasch- und Entschichtungsanlage in Kraft. Die Segmente, die diese Anlage durchlaufen, werden einem „chemischen Ätzverfahren“ unterzogen, das von der dänischen Firma IPU speziell für die ESO entwickelt wurde, um die alte Beschichtung von der Oberfläche zu entfernen. Jedes M1-Segment wird dann sorgfältig gewaschen und getrocknet, bevor es eine Reinigungskontrolle durchläuft, um sicherzustellen, dass seine Oberfläche für eine neue Beschichtung bereit ist.

Sobald ein Segment neu beschichtet ist, kann es zur erneuten Installation im ELT der ESO den Berg herauf transportiert werden. Dort wird es weiterhin seine Rolle spielen und gemeinsam mit den anderen Segmenten als ein einziger riesiger Spiegel arbeiten, der dazu beiträgt, den Auftrag des ELT zu erfüllen: die Bewältigung der größten astronomischen Herausforderungen unserer Zeit.

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ESO
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6685
Email: mcayrel@eso.org

Omar Squalli
ESO
Garching bei München, Germany 
Email: Omar.Squalli@eso.org 

Andreas Förster
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Garching bei München, Germany 
Email: Andreas.Foerster@eso.org 

Pierre Sansgasset
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Garching bei München, Germany 
Email: psansgas@eso.org 

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
Cell: +49 151 241 664 00
Email: pio@eso.org

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ID:ann20009

Bilder

Nahaufnahme des ELT-Primärspiegels (Künstlerische Darstellung).
Nahaufnahme des ELT-Primärspiegels (Künstlerische Darstellung).
Größenvergleich zwischen dem ELT-Primärspiegel und anderen geplanten Großanlagen
Größenvergleich zwischen dem ELT-Primärspiegel und anderen geplanten Großanlagen
Künstlerische Darstellung des ELT in Betrieb
Künstlerische Darstellung des ELT in Betrieb