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Marcos alcançados na incrível jornada dos principais segmentos de espelho do ELT

19 de Fevereiro de 2020

M1, o espelho primário do Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, é a peça fundamental do telescópio astronômico revolucionário atualmente em construção no deserto chileno do Atacama. Grande demais para poder ser fabricado a partir de uma única peça de vidro, o espelho de 39 metros de diâmetro será composto por 798 segmentos hexagonais, cada um com cerca de 5 centímetros de espessura e medindo 1,4 metro de diâmetro. Produzir 798 segmentos (mais algumas peças sobresselentes) que podem trabalhar juntos como um único espelho gigante para fornecer dados astronômicos sem precedentes é um desafio de engenharia com marcos que vale a pena comemorar.

Os segmentos do M1 começam por ser moldados na SCHOTT, na Alemanha, em Zerodur©, um material vitrocerâmico com um coeficiente de expansão térmica muito baixo. Após a moldagem e tratamento dos blocos moldados para atingirem a sua forma aproximada, a SCHOTT entrega os segmentos à Safran Reosc, na França. Os primeiros 24 segmentos já se encontram atualmente na Safran Reosc, prontos a serem polidos.

Instalação de polimento inaugurada em Poitiers

De modo a polir e testar de maneira mais eficiente os cerca de 900 segmentos do M1, a Safran Reosc preparou uma fábrica exclusivamente dedicada ao ELT em Poitiers. Esta instalação foi inaugurada no dia 4 de fevereiro por Xavier Barcons, Diretor Geral do ESO, e por Martin Sion, Diretor Executivo da Safran Electronics & Defense, tendo sido instalada num edifício usado anteriormente para armazenar motores de aviões. Única no mundo, a instalação tem uma área de cerca de 5000 metros quadrados (mais de 19 vezes a área de um campo de tênis) e se encontra equipada com equipamento óptico de alta tecnologia, pronto para começar a produção dos segmentos do M1 do ELT. No período de maior produção, a Safran Reosc fabricará em média um segmento de espelho por dia. 

É nesta instalação que cada segmento M1 — ainda com uma forma arredondada — irá ser submetido a um processo de retificação e polimento de modo a serem removidas quaisquer marcas na sua superfície e nivelá-la com precisão de algumas dezenas de nanômetros. Os engenheiros, então, cortam o segmento em uma forma hexagonal antes da etapa final e mais precisa do polimento: acabamento com feixe de íons. 

Suportes dos segmentos entregues

Antes da fase final de polimento, os suportes dos segmentos são colocados. Estes componentes importantes formarão a estrutura base do espelho primário do ELT, dando rigidez e apoio ajustável a cada um dos seus 798 segmentos. Cada segmento, que pesa 250 kg com o seu suporte, irá mais tarde ser montado em três atuadores de posição, que podem se inclinar com incrível precisão.

O primeiro conjunto de suportes dos segmentos do M1, que estão sendo produzidos e testados com alta precisão pela VDL ETG Projects BV, na Holanda, acabam de ser entregues à Safran Reosc em Poitiers. Os suportes serão instalados na parte de trás de cada segmento, que ficará assim pronto para a fase final de polimento. Nesta fase, um feixe de íons nivela o segmento com precisão do tamanho de moléculas, eliminando imperfeições causadas pelo corte da forma hexagonal e pela fixação do suporte.

Instalação Técnica do ELT está quase terminada

Após o polimento e teste, os segmentos estarão prontos a iniciar a sua viagem para o Chile. O ESO enviará os segmentos, com seus suportes conectados, em lotes em contêineres dedicados com controle de temperatura. Uma vez no Chile, os segmentos serão transportados até o Observatório do Paranal do ESO, no deserto do Atacama, onde serão recebidos na Instalação Técnica do ELT, atualmente em fase final de construção. A enorme instalação, construída em um terreno de 6500 metros quadrados, foi planificada e construída pela Abengoa Chile.

Mais do que uma mera instalação para os segmentos do M1, este edifício será utilizado para montar e preparar os diversos elementos do ELT, incluindo todos os seus espelhos. Inicialmente será usada para armazenamento, integração e revestimento dos segmentos do M1, bem como para o revestimento dos espelhos secundário e terciário. Foram instalados recentemente na instalação guindastes especiais para trabalhar com estes espelhos, fabricados pela INAMAR — uma representante chilena da marca alemã ABUS. 

Os dois próximos passos na vida de um segmento do espelho M1 do ELT também acontecem nesta instalação de alta tecnologia. De modo a garantir que os segmentos estejam alinhados como pretendido uma vez instalados no telescópio, serão fixados sensores de borda em cada segmento. Finalmente, os segmentos serão enviados para a fábrica de revestimento do M1, projetada e construída pela AGC Glass Europe, na Instalação Técnica do ELT. É neste local que os segmentos são revestidos com uma fina camada de prata e uma camada protetora, ficando assim prontos para iniciar a sua viagem final até ao Cerro Armazones, a montanha que hospedará o ELT, para instalação no telescópio. 

Assinado novo contrato para limpeza e lavagem dos segmentos do M1

Assim que o ELT começar a operar, a instalação terá que proceder à manutenção dos componentes ópticos do telescópio, incluindo novo revestimento dos segmentos do M1. Antes de serem revestidos, à taxa de dois por dia, tem que ser retirada a camada de revestimento anterior e os segmentos têm que se lavados. No mês passado entrou em vigor um contrato assinado com a empresa sueca Fagerstroem Industrikonsult AB para a fábrica de limpeza e lavagem do M1. Nesta fábrica, os segmentos estarão sujeitos a um 'banho químico', especialmente desenvolvido para o ESO pela empresa dinamarquesa IPU, que removerá o revestimento antigo da sua superfície. Cada segmento do M1 é então cuidadosamente lavado e secado antes do controle de limpeza que garante que a sua superfície está pronta a receber um novo revestimento. 

Assim que tiver recebido seu novo revestimento, o segmento está pronto a ser levado de novo para o topo da montanha onde será reinstalado no ELT do ESO. Lá, ele continuará seu papel de trabalhar em conjunto com os outros segmentos como um único espelho enorme, ajudando a cumprir a missão do ELT de enfrentar os maiores desafios astronômicos de nosso tempo.

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Imagens

Close-up do espelho primário ELT (concepção artística)
Close-up do espelho primário ELT (concepção artística)
Comparações de tamanho entre o espelho primário ELT e outras grandes instalações planejadas
Comparações de tamanho entre o espelho primário ELT e outras grandes instalações planejadas
Concepção artística do ELT em operação
Concepção artística do ELT em operação