Pasadena, CA – El Sistema de cúpula del TMT ha alcanzó su hito final de diseño en marzo 2020, pasando con éxito una serie de Revisiones de Capacidad de Producción (PRR por sus siglas en inglés).
A lo largo de los últimos años, el diseño de la cúpula ha progresado a través de su fase de diseño final, seguida de la finalización de los modelos, dibujos y especificaciones necesarios para la adquisición y fabricación. La finalización del PRR sienta las bases para el inicio efectivo de la adquisición y fabricación de las piezas de la cúpula, a lo que seguirá el montaje en fábrica, las pruebas y el envío de los componentes de la cúpula al lugar de construcción del TMT.
El diseño estilo de la cúpula del TMT, seleccionado tras amplios estudios comerciales, es un edificio de forma esférica que rodea y protege el telescopio y la instrumentación durante el tiempo de no observación y en condiciones meteorológicas adversas. Durante las operaciones científicas, la abertura de la cúpula se abre para permitir al telescopio una visión clara y sin obstáculos del cielo.
Las características fundamentales de este diseño estilo cúpula son:
- Un tamaño mínimo debido a su forma esférica. El espacio libre entre el interior de la cúpula y algunas partes del telescopio es tan pequeño como 0,5 metros en algunos lugares.
- Una apertura mínima que proporciona la máxima protección al telescopio frente a las sacudidas del viento, algo fundamental para maximizar el rendimiento de la calidad de imagen del telescopio.
- Una masa muy baja para una estructura de su tamaño debido a la forma esférica, que es estructuralmente eficiente. La cúpula puede reposicionarse a cualquier punto del cielo rápidamente, con una cantidad mínima de energía.
La cúpula del TMT ha sido diseñada para minimizar su masa y tamaño, con un control y desempeño mejorado durante las observaciones científicas. Este diseño único permitirá cambios rápidos en el apuntamiento del telescopio, al tiempo que proporciona una protección máxima contra las vibraciones inducidas por el viento y las turbulencias de aire a dentro de la cúpula, que de otro modo podrían afectar a las prestaciones y la calidad de imagen del telescopio.
«La cúpula del TMT es única entre los telescopios extremadamente grandes que se construyen actualmente», afirma Luc Simard, Director General del Centro de Investigación en Astronomía y Astrofísica de Herzberg. «Facilitará las observaciones de fenómenos astronómicos que requieran una respuesta rápida y ofrecerá condiciones óptimas para las observaciones de Óptica Adaptativa con una resolución espacial sin precedentes». El diseño de la cúpula del TMT será clave para su éxito científico».
El PRR se centró principalmente en los planos de fabricación estructural y mecánica, los esquemas eléctricos, las especificaciones y los procesos especiales para la fabricación de los componentes y conjuntos de la cúpula del TMT. Sin embargo, como parte de la revisión también se realizaron evaluaciones independientes adicionales sobre el cumplimiento de los requisitos de diseño de cúpula, la gestión, la seguridad y el riesgo. La junta de revisión acordó por unanimidad que el paquete de datos de fabricación para los sistemas estructurales, mecánicos, eléctricos y de control de la cúpula está ahora completo y listo para la fase de fabricación de la caja.
El diseño de la cúpula del TMT fue realizado por Empire Dynamic Structures de Port Coquitlam, BC, Canadá, como contribución canadiense “en especie” al proyecto TMT, gestionado por el Consejo Nacional de Investigación canadiense (NRC). El trabajo se llevó a cabo mediante un contrato entre Dynamic Structures y la Canadian Commercial Corporation (CCC) en nombre del NRC. Dynamic Structures reunió un excelente y dedicado equipo de ingenieros estructurales, mecánicos, eléctricos, de sistemas, de controles y de CAD para completar el trabajo.
El sistema de cúpula del TMT es una estructura esférica que alberga el telescopio. Los tres principales componentes móviles de la cúpula son la base giratoria, la tapa y las estructuras del obturador. La rotación combinada de la base giratoria y la tapa proporciona una gama de ángulos acimutales y cenitales requeridos. El obturador es una estructura giratoria que permite abrir y cerrar la apertura del telescopio – Crédito de la imagen: TMT International Observatory
Descripción del diseño de la cúpula del TMT
La cúpula del TMT consta de 3 componentes estructurales principales: la base, la tapa y el obturador. La base es la parte inferior de la caja y gira en torno al eje acimutal. Las secciones superiores de la tapa y el obturador giran en un plano inclinado 32,5 grados desde el horizonte. Gracias al movimiento combinado de la base, la tapa y el obturador, la apertura del obturador puede situarse en cualquier lugar dentro del rango de visión del telescopio.
El movimiento relativo de la tapa y el obturador se utiliza para cerrar y sellar la cúpula o abrir la apertura del obturador durante las observaciones científicas. La estructura del obturador se encuentra directamente dentro de la estructura de la tapa. Consiste en un marco de acero abierto que soporta una estructura de tapón de acero. El obturador gira unos 180° alrededor del mismo eje que la tapa, lo que permite abrir y cerrar la apertura del telescopio. La tapa también incluye un conjunto de aletas externas desplegables diseñadas para desviar el flujo de aire entrante y proporcionar protección contra el viento para el espejo secundario del TMT.
Principales componentes de la cúpula del TMT – Crédito de la imagen: Empire Dynamic Structures
Hay un total de 88 puertas de ventilación interiores y exteriores que se utilizan para proporcionar una ventilación controlada de la cúpula durante las observaciones astronómicas. Estas rejillas de ventilación pueden abrirse o cerrarse para modular la cantidad de aire del ambiente exterior que fluye a través de la cúpula y mantener un flujo y una temperatura del aire constantes dentro de la trayectoria óptica. Los cálculos realizados mediante modelos de Dinámica de Fluidos Computacional han demostrado las buenas propiedades de circulación del viento dentro de la cúpula del TMT y alrededor del telescopio para eliminar los efectos térmicos en la calidad de imágenes producidas.
La cúpula del telescopio, de 66 metros de diámetro (aproximadamente la anchura de un campo de fútbol), tiene una altura de aproximadamente 56 metros sobre el suelo circundante y una masa total de 2.900 toneladas métricas. Es capaz de abrir su apertura de 31,25 metros de diámetro en menos de 2 minutos y permitirá que el telescopio apunte a un objeto astronómico en menos de 3 minutos.
La cúpula está equipada con 3 sistemas de grúa para facilitar el mantenimiento y las operaciones técnicas del telescopio y los sistemas de instrumentación. Los requisitos de seguridad de la cúpula están totalmente definidos y proporcionan una seguridad adecuada para el personal del observatorio y los visitantes, incluyendo botones de parada de emergencia, sensores y cableado que interactúan con el sistema de seguridad del observatorio.