Telescópio Gigante de Magalhães: Começam os Testes do Suporte do Maior Espelho Ótico do Mundo

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Imagem: Consórcio GMTO

Suporte é projetado para ajustar a posição do espelho, estabilizar sua temperatura, protegê-lo de atividades sísmicas e manter sua forma precisa, ajustando a deformação do espelho pela gravidade à medida que o telescópio se move.

 

No dia 21/10, o portal do 'Jornal da USP' postou uma matéria destacando que o Telescópio Gigante Magalhães (GMT) havia anunciado a instalação bem-sucedida de um de seus espelhos óticos primários, de 8,4 metros de diâmetro, em um protótipo do sistema de suporte localizado no Laboratório de Espelhos Richard F. Caris da Universidade do Arizona, em Tucson (Estados Unidos). Este sistema sofisticado, equivalente em tamanho a meia quadra de basquete, é vital para o desempenho óptico e controle de precisão do telescópio. A colocação no suporte marca o início de uma fase de testes ópticos de seis meses para demonstrar que o sistema pode controlar o espelho conforme necessário, validando as capacidades da sua superfície coletora de luz. Usando sete dos maiores espelhos monolíticos do mundo, o telescópio de 25,4 metros de diâmetro produzirá as imagens mais detalhadas já tiradas do Universo.

 

De acordo com a matéria do portal, o GMT tem 40% da sua construção já concluída e a primeira luz está planejada para o início da década de 2030, no Chile. A construção do telescópio é uma iniciativa do GMTO Corporation, uma organização sem fins lucrativos e um consórcio internacional de 14 universidades e instituições de pesquisa dos Estados Unidos, Austrália, Brasil, Chile, Israel, Coreia do Sul e Taiwan. Desde 2014, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) é fundadora do consórcio GMTO, a partir de um investimento de US$ 50 milhões, o que equivale a 4% do tempo de operação anual do telescópio para cientistas do Estado de São Paulo. A equipe brasileira possui mais de 70 profissionais, incluindo professores, consultores, técnicos e bolsistas de diversas instituições, principalmente paulistas; parte desse grupo forma o escritório GMT Brazil Office (GMTBrO), atualmente liderado pelo Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP.

 

A superfície coletora de luz de 368 m² possui sete dos maiores espelhos ópticos do mundo, dispostos em um padrão floral único. Juntos, eles proporcionarão a mais alta resolução de imagem sobre o maior campo de visão já alcançado para a exploração do Universo, entregando até 200 vezes a potência dos melhores telescópios de hoje. Cada espelho primário pesa 17 toneladas e é sustentado por um sistema de suporte pneumático altamente especializado, que está alojado em uma estrutura de aço, também chamada de “célula”. Este sistema funciona com precisão em nanômetros e é projetado para ajustar a posição do espelho, estabilizar sua temperatura, protegê-lo de atividades sísmicas e manter sua forma precisa, ajustando a deformação do espelho pela gravidade à medida que o telescópio se move. O sistema controla os sete espelhos primários combinados para agir como uma única superfície coletora de luz, criando as condições ideais para o desempenho óptico máximo durante as observações científicas.

 

Foto: Linkedin

Barbara Fischer.

 

“Este trabalho é financiado por uma concessão da National Science Foundation (NSF)” diz Barbara Fischer, gerente do subsistema do espelho principal do GMT. “Há mais de três anos, começamos a integrar o protótipo do sistema de suporte ativo. Primeiro, usamos um simulador para mostrar que nosso projeto poderia suportar e controlar com segurança os segmentos do espelho primário. É emocionante ver finalmente um segmento de espelho pronto e integrado à célula.” A NSF, uma agência governamental dos Estados Unidos que promove pesquisa e educação em ciência, possui um acordo de cooperação com o consórcio GMTO, que recebeu US$ 6,5 milhões para avançar em tecnologias essenciais para o controle óptico e desempenho do telescópio, o que, somado aos financiamentos anteriores do órgão, representa um investimento de mais de US$ 30 milhões. O novo financiamento se concentrará em quatro áreas críticas: óptica adaptativa (AO), desenvolvimento de um protótipo do sistema de controle do observatório (OCS), projeto e prototipagem da plataforma de computação em tempo real, e continuação do desenvolvimento de programas para impactos ampliados, incluindo educação sobre céus escuros e silenciosos e a exposição itinerante de educação informal.

 

Embora a instalação do espelho tenha levado apenas um dia, o processo começou com quatro semanas de desmontagem para preparar a célula e o sistema de suporte para transporte. O sistema foi movido por 32 quilômetros, do Tech Park da Universidade do Arizona ao Laboratório de Espelhos Richard F. Caris, para a remontagem. Esta logística complexa ocorreu após a meia-noite para minimizar interrupções no tráfego, já que exigia duas faixas da estrada para o transporte.

 

Imagem: Consórcio GMTO

Superfície coletora de luz de 368 m² possui sete dos maiores espelhos ópticos do mundo, que proporcionarão a mais alta resolução de imagem sobre o maior campo de visão já alcançado para a exploração do Universo, 200 vezes mais potente que os melhores telescópios de hoje.

 

Operação Harmomiosa

 

“O sistema de suporte ativo do espelho principal do GMT é o primeiro de seu tipo.” explica Trupti Ranka, engenheira principal de Controle Óptico-Mecânico do GMT. “Esse sistema contém um conjunto de aproximadamente 200 atuadores e sensores para controlar a posição e a forma do espelho de 17 toneladas e 8,4 metros de diâmetro dentro de uma fração de micrômetro. Ele permite uma operação harmoniosa entre os dados dos sensores e os atuadores para alcançar tal precisão.” Agora que um dos espelhos primários foi integrado com sucesso ao protótipo do sistema de suporte, ele passará por rigorosos testes no Laboratório de Espelhos Richard F. Caris para confirmar que o espelho pode manter sua forma e desempenho sob várias condições operacionais. Quando os testes estiverem concluídos, o projeto para os sistemas de suporte ativo passará por uma revisão de design final e a produção começará em 2027.

 

Foto: Reprodução/Giant Magellan Telescope – GMTO Corp. - Facebook

Trupti Ranka.

 

“Este sistema complexo é o resultado de anos de design, construção e testes por uma equipe de engenheiros e técnicos especializados”, diz Tomas Krasuski, engenheiro principal de Testes de Software e Sistema do GMT. “Cada componente foi rigorosamente testado antes de ser integrado ao sistema. Agora que instalamos o segmento do espelho, estamos empolgados para validar seu desempenho. Tem sido um processo desafiador, mas recompensador, para chegarmos até aqui.”

 

Foto: Linkedin

Tomas Krasuski

 

Essa notícia marca o avanço para a próxima fase dos sete segmentos de espelho primário do GMT e dos seus sistemas de suporte. Três dos segmentos estão completos, enquanto os outros quatro estão em várias etapas de polimento. Em outubro de 2023, o sétimo e último espelho foi fundido e, agora, está sendo preparado para polimento. Já em agosto de 2024, foi iniciada a fabricação da montagem da estrutura de sustentação do telescópio de 39 metros de altura na Ingersoll Machine Tools em Rockford, no estado de Illinois (Estados Unidos), que suportará os sete espelhos primários e suas células, além do sistema de óptica adaptativa e os instrumentos científicos.

 

“Pela primeira vez, um segmento de espelho primário concluído foi integrado ao seu sistema de suporte — este é um grande passo em nossa jornada em direção à primeira luz”, celebra William Burgett, gerente de Projeto do GMT. “Assim que seu desempenho for validado, começaremos a fabricar todas as sete células do espelho na Ingersoll Machine Tools, o que será um dos avanços mais emocionantes até agora.”

 

No Brasil, o GMTBrO está diretamente envolvido no design e nos projetos de engenharia de diversos instrumentos astronômicos que serão utilizados no telescópio. Além da participação em projetos de instrumentação, o grupo e seus parceiros possuem iniciativas educacionais e de divulgação científica para atrair uma nova geração de jovens entusiastas para a Astronomia, divulgar os investimentos da Fapesp na área e, também, compartilhar conhecimento científico e tecnológico para a sociedade brasileira em geral. O projeto pode ser acompanhado no YouTube, Facebook: https://www.facebook.com/gmtbrasil, Instagram, X, e no site https://www.gmt.iag.usp.br/.

 

Mais informações: e-mail divulgacao-gmtbro@iag.usp.br

 

Texto: Assessoria do GMT Brazil Office (GMTBrO)

Adaptação: Júlio Bernardes

Arte: Beatriz Haddad, Estagiária sob supervisão de Moisés Dorado

 

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