Das Large Synoptic Survey Telescope (LSST) ist ein neuartiges optisches Teleskop, das einen größeren Bereich des Nachthimmels als jemals zuvor beobachten kann. Sobald es im Betrieb ist, wird es nach erdnahen Objekten suchen, die eine Kollisionsgefahr darstellen könnten, und kurzlebige kosmische Ereignisse erfassen, die von herkömmlichen Teleskopen nicht wahrgenommen werden. Im Laufe der Zeit wird das LSST eine detaillierte 3D-Karte des Universums erstellen. Astronomen werden diese Daten für die Suche nach dunkler Materie und zum Verständnis der dunklen Energie nutzen.
Das Herzstück des LSST ist sein riesiger 8,4 Meter (27 Fuß) großer Spiegel. Im Gegensatz zu anderen optischen Teleskopen vereint diese einzigartige Konstruktion den Hauptspiegel (M1) und den Tertiärspiegel (M3) in einem einzigen Stück Glas. Geometrische Präzision ist für die Gewährleistung einer hohen Bildqualität unerlässlich.
Problem
Der „M1M3-Monolith” wurde 2008 gegossen und anschließend jahrelang geschliffen und poliert, um die erforderliche Nanometergenauigkeit zu erreichen. Bei einem so massiven Spiegel können Ausdehnung und Kontraktion aufgrund von Temperaturunterschieden schwerwiegende Folgen für den Schleif- und Poliervorgang sowie für die Leistung im Betrieb haben.
Um Temperaturunterschiede zu erkennen und auszugleichen, konzipierte und entwickelte das LSST-Designteam ein maßgeschneidertes Temperaturregelsystem. Dazu mussten Präzisions-Thermoelemente an 146 Stellen an der Vorder-, Rück- und Mittelebene des Spiegels angebracht werden. Wenn an einer dieser Stellen ein Temperaturunterschied festgestellt wurde, nahm das Regelsystem eine Korrektur vor. Für einen zufriedenstellenden Betrieb mussten die Temperaturdifferenzmessungen wiederholbar und auf 0,1 °C genau sein.
Lösung
Der beste Weg, um dieses Leistungsniveau zu erreichen, ist die Verwendung hochwertiger Thermoelemente, die aus Draht aus derselben Charge hergestellt werden. Im Gegensatz zu anderen Anbietern war OMEGA bereit und willens, diese und andere anspruchsvolle Anforderungen zu erfüllen. Dank unseres großen Betriebs für Isolierungen verfügten wir über erhebliche Mengen an Thermoelementdraht aus derselben Charge. Nachdem das Designteam unsere Produktionskapazitäten und Qualitätssicherungsverfahren geprüft hatte, erhielten wir die Freigabe für die Fertigung.
Bei den gelieferten Thermoelementen handelte es sich um Standardmodelle der Serie 5TC von OMEGA, die jedoch aus einem einzigen Los von Thermoelementdraht mit speziellen Fehlergrenzen hergestellt wurden. Darüber hinaus wurden sie gemäß den Vorgaben des LSST-Teams gehandhabt und verpackt. Die Leitungen wurden alle mit Zugentlastungssteckern von OMEGA abgeschlossen. Durch das Aufwickeln auf große Rollen konnte eine sehr hohe Gleichmäßigkeit zwischen den zahlreichen Thermoelementen erreicht werden, was die Temperaturmessung und -verfolgung an den vielen beteiligten Standorten erheblich verbesserte.
Ergebnisse
Das LSST-Team berichtete, dass das Temperaturüberwachungssystem durch den Einsatz der OMEGA 5TC-Thermoelemente die Systemanforderungen von 0,1 °C erfüllte. Nachdem über 11.000 Pfund Materialien entfernt worden waren, um die exakt benötigte Form zu erhalten, wurde der Spiegel am 13. Februar 2015 offiziell abgenommen.
Wenn das Teleskop endgültig fertiggestellt ist, werden dieselben Thermoelemente für die kontinuierliche thermische Überwachung des Spiegels verwendet. Ein digitales Verarbeitungspaket wird diese Daten nutzen, um Verzerrungen auszugleichen, die durch die Ausdehnung und Kontraktion des Spiegels verursacht werden.
Der Bau des LSST begann im Jahr 2011. Das Teleskop soll Mitte 2020 zum ersten Mal einen Blick auf die Sterne werfen, und wenn es soweit ist, wird die Bildqualität zum Teil auf den Beitrag von OMEGA zurückzuführen sein.
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