maxon Story
Criação de estrelas artificiais por tecnologia laser.
Ainda falta muito até que possamos criar as nossas próprias estrelas. No entanto, essa tecnologia já é utilizada hoje em dia em aplicações científicas. A organização holandesa de investigação científica aplicada, TNO, desenvolveu um sistema de projeção para o Very Large Telescope (VLT) do European Southern Observatory (ESO). O denominado "Optical Tube Assemblies" (OTA) é um complexo sistema de projeção para originar estrelas artificiais. Um sistema de acionamento de alta precisão, com dois motores planos maxon sem escovas, redutor planetário com fuso e encoder, garante o alinhamento exato do laser.
O telescópio laser pode criar estrelas artificiais. © 2012 TNO/Fred Kamphues/ESO
O Observatório Europeu do Sul — o European Southern Observatory (ESO) — é o observatório com mais sucesso científico do mundo. Desde a sua fundação em 1962, o ESO coloca à disposição de astrónomos e astrofísicos instalações de investigação com tecnologia de ponta. O porta-estandarte da astronomia europeia é o Very Large Telescope (VLT), que se encontra no monte Paranal no Chile e oferece as condições ideais para fazer observações nas regiões da luz infravermelha e visível. O VLT é o instrumento ótico mais avançado do mundo e consiste em quatro Unit Telescopes (UTs) ou “telescópios principais” com diâmetros de espelho de 8,2 metros e quatro Auxiliary Telescopes (ATs) de 1,8 metros ou “telescópios auxiliares”, que se deslocam sobre carris. A organização neerlandesa de investigação científica aplicada, TNO, desenvolveu um sistema de projeção para o VLT. As denominadas "Optical Tube Assemblies" (OTA) são sistemas complexos de projeção, para originar estrelas artificiais. Com o auxílio destes sistemas, os raios laser são apontados para a alta atmosfera, com o objetivo de gerar estrelas artificiais. Esse tubo ótico é um dos elementos críticos do “4Laser Guide Star Facility” (4LGSF). Este equipamento pertence à próxima geração de telescópios com ótica adaptativa, a denominada Adaptive Optics Facility (AOF), que é utilizada no VLT.
Constituído por quatro lasers de 20 W de alta qualidade, o 4LGSF auxilia à correção de aberrações óticas do VLT, ocasionadas pela turbulência atmosférica. Além disso, procura-se obter uma melhor qualidade do campo de visão do telescópio através do novo sistema laser.
Habitualmente, os telescópios recolhem a luz que chega do céu e focam-na num instrumento. Com esta nova tecnologia vai-se na direção oposta. Os telescópios são utilizados para projetar raios laser no céu e assim criar pontos de luz. Os raios laser excitam uma camada de átomos de sódio na atmosfera, a uma altitude de 90 km. Desta forma, os átomos começam a brilhar. Isto faz-se com uma precisão de 45 mm a uma altitude de 90 km. Estas manchas luminosas servem, fazendo de luz estrelar artificial, para facilitar as observações astronómicas dos cientistas na proximidade desses pontos luminosos. Adicionalmente, com quatro dessas estrelas artificiais, consegue-se uma melhor definição do VLT.
Sistemas de acionamento maxon no mecanismo seletor de campo
A estrutura do OTA é constituída por um expansor, que alarga 20 vezes o raio laser, e um espelho ativo basculável e giratório, o mecanismo seletor de campo (FSM). Este mecanismo está ligado a uma combinação de mola membrana com um suporte em cruz, que possibilita movimentos simples de basculação e rotação. O espelho do FSM tem um diâmetro de 100 mm. Ele pode ser rodado em torno de dois eixos ortogonais num plano paralelo à superfície do espelho. (Fig. 2) A rotação do espelho do FSM resulta numa resposta assimétrica e reduzida do ângulo de orientação do laser no céu. O espelho está disposto de forma a poder rodar elasticamente e é orientado por atuadores autobloqueantes de elevada rigidez. Para obter a precisão absoluta necessária, aplicam-se sensores que medem a orientação do espelho em relação à base.
O sistema de acionamento utilizado da maxon é responsável pelos movimentos precisos de basculamento e rotação do espelho no FSM e, consequentemente, pela orientação precisa do laser no céu. Num telescópio, aplicam-se dois motores por cada unidade FSM. Antes de tudo, as exigências dinâmicas foram cruciais na construção dos atuadores. Muito poucos atuadores comerciais estão equipados com um mecanismo de autobloqueio que satisfaz essas exigências. A TNO desenvolveu assim uma transmissão de alta precisão com molas baseada num acionamento de fuso standard da maxon, com um redutor planetário com fuso de esferas rolantes integrado. O princípio de funcionamento é explicado na figura 3: quando o motor roda, a porca do motor comprime uma mola maleável. A mola maleável aplica uma força à mola rígida, que está fixa ao suporte do espelho.
Como a relação de rigidez entre as molas maleável e rígida é de 1:22, um movimento da porca do motor resulta num movimento do espelho reduzido por um fator 22. Este princípio aumenta drasticamente a resolução, enquanto o comportamento dinâmico do FSM é pouco afetado. Os motores planos sem escovas são especialmente adequados para esta aplicação, devido à limitação da altura de construção das unidades FSM.
Em 2015, o primeiro telescópio no observatório Paranal no Chile será equipado com a nova tecnologia laser. O ESO planeia aplicar a nova tecnologia a mais telescópios além desse. O maior telescópio do mundo de luz infravermelha e visível, em fase de planeamento, com um espelho de diâmetro de 40 metros, o European Extremely Large Telescope (E-ELT) também deverá ser equipado com a nova tecnologia laser. Portanto, é bastante certo que, no futuro, a humanidade observará as estrelas com uma maior clareza.