TNO en VDL leveren prototypes voor draagconstructies E-ELT-spiegelsegmenten

Mischa Brendel

In opdracht van het European Southern Observatory hebben TNO en VDL drie exemplaren geleverd van het door hun ontwikkelde prototype ondersteuning voor de spiegelsegmenten van de nog te bouwen European Extremely Large Telescope (E-ELT).

In mei berichtte Technisch Weekblad al over de E-ELT, die in 2018 in de Chileense Atacama woestijn op een hoogte van 3.060 m moet verrijzen. Met een spiegeldoorsnede van 42 m wordt de E-ELT verreweg de grootste telescoop in zijn soort en vangt deze vijftien keer meer licht dan de grootste huidige optische telescopen. De parabolische spiegel wordt opgebouwd uit bijna duizend hexagonale spiegelsegmenten met een afzonderlijke diameter van 1,4 m en een dikte van 50 mm.

 

TNO ontwikkelde en VDL vervaardigde drie prototypes van de onderstellen die de belasting van deze spiegelsegmenten ondersteunen met 27 stutten. Dit om zakking – als gevolg van de zwaartekracht – en vervormingen in de spiegels tegen te gaan. Daarnaast bevat elk onderstel drie actuatoren om het segment te kantelen en omhoog en omlaag te bewegen. Op deze manier kunnen de afzonderlijke spiegelsegmenten constant hun positie ten opzichte van de aangrenzende spiegelsegmenten aanpassen, zodat alle segmenten zich samen kunnen gedragen alsof het één grote spiegel betreft. Kenmerkend aan het ontwerp van TNO zijn de lage massa, de hoge mate van stijfheid, de ongekoppelde as, de ondersteuning aan de zijkanten door de dwarsconstructie en het ontbreken van wrijving. Daarbij is het ontwerp ook nog eens tegen lage kosten produceerbaar.

 

De ondersteuningen zijn samen ontwikkeld met specifieke software die verantwoordelijk is voor actieve vormcompensatie. Door de enorme gevoeligheid van de telescoop hebben de kleinste vervormingen grote effecten. Zo moeten de ondersteuningen bijvoorbeeld kunnen compenseren voor de minieme vervormingen – in de orde van 500 nm – die optreden gedurende de nacht als gevolg van temperatuurschommelingen. De door TNO en VDL ontwikkelde en gefabriceerde ondersteuningen kunnen tot op de nanometer nauwkeurig worden afgesteld, zodat dit geen problemen op zal leveren.

 

Omdat de onderstellen een kritische component vormen van de E-ELT, zijn er al vroeg in de ontwikkeling van de telescoop prototypes van gefabriceerd. De twee instellingen hebben circa een jaar gewerkt aan de opdracht van ESO. Een Spaans consortium kreeg dezelfde opdracht. ESO zal de zes onderstellen gaan testen, samen met een aantal prototypes van de spiegelsegmenten. Hierna zal blijken of de onderstellen voldoen aan de gestelde eisen en zal er een aanbesteding komen voor de uiteindelijke spiegelondersteuningen. VDL en TNO hopen dat zij eind december 2011 goedkeuring op de prototypes krijgen en dat zij de frames mogen gaan produceren. Met het vervolgproject zijn enkele tientallen miljoenen euro’s gemoeid.

 

De E-ELT moet meer inzicht verschaffen in het ontstaan van het melkwegstelsel, sterren en donkere materie. Zo kan de optische telescoop wetenschappelijke modellen van exoplaneten simuleren en hun atmosferen nabootsen. Ook zal de E-ELT de snelheid waarmee het heelal uitdijt, gaan meten.