Piezas con precisión micrométrica en el telescopio más grande del mundo

Así se verá el Extremely Large Telescope.
Crédito: Grob.

El Telescopio Extremadamente Grande (ELT por su sigla en inglés), un proyecto liderado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), representa un avance significativo en la astronomía óptica e infrarroja.

Actualmente en construcción en el Cerro Armazones, en el árido desierto de Atacama en Chile, este telescopio promete ser el más grande de su tipo en el mundo al completarse en 2027, con expectativas de su “primera luz” en 2024.

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Destacando su envergadura, el ELT albergará un espejo primario de 39 metros de diámetro, superando por diez veces el tamaño del Very Large Telescope (VLT) de ESO, el más grande hasta la fecha. Esta estructura de gran escala se compondrá de 798 espejos hexagonales individuales, cada uno con un diámetro de 1,4 metros, ensamblados para formar un único y colosal espejo.

La capacidad del ELT no solo radica en su tamaño. Capturará 13 veces más luz que los telescopios ópticos más grandes actuales y proporcionará imágenes con una nitidez 16 veces superior a la del Telescopio Espacial Hubble. Estas características lo harán esencial para estudios detallados de planetas, las primeras galaxias en el universo y agujeros negros, abriendo nuevas ventanas al conocimiento del cosmos.

Detrás de la construcción de este coloso astronómico se encuentra el consorcio NOVA, un grupo de empresas internacionales encargado de la construcción de componentes clave del ELT. Su labor incluye la construcción de la estructura principal, que abarca el espejo primario y secundario, así como el sistema de óptica adaptativa.

Además, NOVA se responsabiliza de la edificación de las infraestructuras de apoyo, que comprenden el edificio de control, el edificio de instrumentos y el de alojamiento.

Desafíos de precisión micrométrica en ingeniería astronómica

La complejidad de esta tarea no es menor. La fabricación de estos enormes instrumentos astronómicos implica la creación de grandes piezas de aluminio con una precisión micrométrica, un reto significativo en ingeniería en sí mismo.

El consorcio NOVA enfrentó un reto significativo al darse cuenta de que su maquinaria existente no era suficiente para cumplir con las demandas específicas del proyecto. Niels Tromp, ingeniero de sistemas en NOVA, explica:

“Los componentes que fabricábamos anteriormente eran mucho más pequeños que los requeridos para el ELT, lo que nos llevó a necesitar una fresadora más grande”.

Esta necesidad surgió en el contexto de que NOVA, al ser un consorcio financiado por el gobierno, debía seguir un riguroso proceso de licitación para adquirir la nueva máquina.

“Era crucial que la nueva máquina produjera componentes con las mismas tolerancias estrictas de 10 a 20 micras, incluso en piezas de más de un metro”, destaca Tromp, resaltando la importancia de la precisión en la construcción de instrumentos astronómicos.

El proceso de selección no fue sencillo. Tras iniciar la convocatoria de licitación, NOVA recopiló información sobre las opciones disponibles, evaluando exhaustivamente a varios fabricantes. Finalmente, se preseleccionaron cuatro empresas, pero solo una cumplía con todos los requisitos establecidos por NOVA.

Grob G750: un jugador clave para la ingeniería astronómica

El centro de mecanizado universal de 5 ejes G750 de Grob está transformando la fabricación de componentes para telescopios astronómicos.
Crédito: Grob

La elección final fue el G750 de Grob, un centro de mecanizado universal de 5 ejes conocido por su alta precisión y eficiencia, adecuado para el fresado de piezas de trabajo de gran tamaño.

Este equipo se destacó por sus capacidades, con recorridos de trabajo de 1.000 mm en el eje X, 1.100 mm en el eje Y y 1.175 en el eje Z, permitiendo producir componentes de gran envergadura con la precisión requerida para el ELT.

Además, la decisión de NOVA también se vio influenciada por la flexibilidad de Grob para adaptarse a los requisitos y necesidades específicas del proyecto. Este enfoque colaborativo y la elección de un equipo adecuado son cruciales para el éxito de la construcción de los instrumentos del Extremely Large Telescope, que aportará avances significativos en la investigación astronómica. En este contexto, la gestión de los riesgos ambientales y operacionales se ha convertido en un aspecto fundamental.

Para minimizar los riesgos potenciales, la máquina se alojó en una instalación con control de temperatura estable. La expansión térmica, un factor que puede afectar el proceso de producción, ha sido atendida mediante la creación de un entorno que permite el mecanizado preciso de los componentes. Este nivel de precisión se ha reforzado aún más con la integración de tecnologías avanzadas en el proceso.

Además, el G750 se combinó con una máquina de medición de coordenadas de última generación, ubicada en un entorno de sala limpia ISO Clase 6. Esta combinación ha permitido a NOVA medir y ensamblar los componentes de alta precisión producidos en la máquina universal.

Innovaciones en diseño monolítico y manufactura de alta precisión

Gracias a esta instalación, NOVA controla internamente todo el proceso de diseño y fabricación, un factor crítico para el éxito del proyecto, como señala Thomas Wijnen, coordinador de instrumentación de NOVA: “Sin estas instalaciones no habría sido posible construir el instrumento para el telescopio más grande del mundo”.

La integración del G750 en el proceso de fabricación de NOVA ha aportado importantes ventajas. La adopción de una filosofía de diseño monolítico por parte de NOVA, que busca minimizar el número de interfaces y combinar muchos componentes individuales en una sola pieza, ha sido decisiva para reducir los problemas de alineación y tolerancia.

La fresadora permite a NOVA fabricar componentes con una precisión excepcional, un elemento clave en la construcción de instrumentos astronómicos y un ejemplo de la innovación y el compromiso de NOVA con la excelencia en el campo de la astronomía.

Las instalaciones de NOVA, que incluyen el G750, han demostrado ser valiosas no solo para el campo astronómico, sino también para la industria de alta precisión en Europa y más allá. El control interno del proceso de diseño y fabricación permite a NOVA minimizar muchos riesgos, resultando en una mayor eficiencia y calidad en las piezas fabricadas.

Así, el G750 de Grob ha demostrado ser una parte integral de la cadena de fabricación de NOVA. Las palabras de Thomas Wijnen, coordinador de instrumentación de NOVA, resumen la eficacia de la máquina:

“Puedo decir con seguridad que el G750 de GROB ha cumplido con creces nuestras expectativas y que los componentes que estamos produciendo ahora no solo cumplen plenamente con las especificaciones, sino que, en ocasiones, incluso superan lo que esperábamos del proceso de fabricación”.