PROTOTIPO DE MECANISMO DE PUPILA ROTANTE
La necesidad de nuevos avances en la investigación científica implica ofrecer, en muchos de los casos, nuevas soluciones tecnológicas que permitan ir más allá de lo que previamente establecido como posible. Esos nuevos retos técnicos conllevan un considerable esfuerzo de desarrollo e investigación, pues normalmente comprenden moverse por terrenos en los que no existe experiencia previa.
El Prototipo de Mecanismo de Pupila Rotante es el resultado de este tipo de situaciones, en las que los requerimientos de la investigación astrofísica exigen un mejorado instrumental técnico. Concretamente, el concepto pretende ofrecer una solución al problema de la contaminación óptica por la radiación propia emitida por los brazos estructurales que soportan el espejo secundario telescopio E-ELT (European Extremely Large Telescope), que se construirá en Chile.
El E-ELT ofrece un revolucionario y nuevo concepto de telescopio basado en tierra, ya que cuenta con un espejo primario de 39 metros de diámetro y constituye el telescopio óptico e infrarrojo cercano más grande del mundo. El Telescopio Europeo Extremadamente Grande llevará instalados varios instrumentos, entre los que destaca HARMONI, espectrógrafo de campo integral óptico-infrarrojo cercano, donde irá instalado previsiblemente el mecanismo diseñado.Pulsa aquí para añadir un texto
El diseño de este prototipo se realizó como resultado de una colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias, que planteó la oportunidad de desarrollar un mecanismo que permitiera suplir las necesidades de HARMONI, con el reto añadido de emplear componentes comerciales no probados en condiciones criogénicas y de vacío.
El mecanismo diseñado, de manera más específica, consiste básicamente en un eje giratorio al que se acopla una máscara térmica que oculta la radiación propia emitida por los brazos que soportan el espejo secundario del telescopio. Para controlar el movimiento y saber dónde está la máscara en todo momento, el prototipo lleva incorporados un encoder y varios sensores de efecto Hall.
A continuación se muestran algunos renders del prototipo realizados en la fase de diseño.
RETOS DEL PROYECTO
El proyecto en sí constituye un gran desafío en el ámbito de la investigación y el desarrollo, ya que, por un lado, involucra caracterizar el comportamiento de la electrónica comercial en las características de entorno ya mencionadas, algo para lo que no está preparada.
Por otro lado, se deben superar aspectos vitales para las condiciones de funcionamiento: la criogenia y el vacío. Estos dos conceptos están íntimamente ligados, ya que el primero trata de paliar mediante bajas temperaturas el problema de la radiación propia de los instrumentos por estar por encima de 0K, y el segundo se encarga de facilitar esas bajas temperaturas eliminando la componente de convección.
El giro del mecanismo debe ser tal que permita eliminar en todo momento la radiación no deseada, ya que debido a la rotación de campo, la imagen que se obtiene de la observación va girando con el tiempo. Esta rotación de campo gira la imagen con una velocidad extremadamente lenta, la misma que percibe un ser humano al considerar el giro terrestre desde su punto de vista, por lo que se precisa un movimiento constante, suave y preciso. El diseño de mecanismos tradicionales (piñón-corona, por ejemplo) suele ofrecer resultados aceptables para este tipo de aplicaciones, pero con tamaños de corona desproporcionados. Por ello, se empleó un motor de eje hueco no probado hasta ahora en este tipo de situaciones.
Desde el punto de vista laboral, el mayor reto del proyecto fue la integración en un grupo interdisciplinar de ingenieros, ópticos y operadores de taller, ya que el diseño debía constituir un compromiso aceptable desde el punto de vista de todas estas ramas de conocimiento. Cobró especial atención la fabricación y montaje del prototipo en los que salieron a relucir algunos detalles no tenidos en cuenta en diseño, aunque nada reseñables.
CONCLUSIONES
El mecanismo final es el resultado de un importante esfuerzo de investigación y desarrollo en el que se ha tenido que llevar una gran planificación de cara a lograr los objetivos preestablecidos. Además, los diferentes problemas que han ido surgiendo en las diferentes etapas del proyecto se han ido solventando sin incidencias, consiguiendo un prototipo plenamente funcional de cara a las pruebas que deben realizarse para su posible desarrollo.
La consecución de los objetivos marcados se ha realizado en un tiempo récord para este tipo de instrumentación, abarcando durante ese tiempo todas las fases del proyecto, como son: caracterización de componentes, diseño, delineado, fabricación y montaje.
Más personalmente, la oportunidad de haber podido colaborar con el IAC en este desarrollo del proyecto ha sido muy gratificante. El ambiente de trabajo ha sido inmejorable y la experiencia increíble, ya que no todos los días se tiene la oportunidad de ser parte íntegra de un proceso que abarca tantos detalles a investigar, solventar e implementar.
