Sensorik Größtes Spiegelteleskop arbeitet mit genausten Wegsensoren

In Chile entsteht das größte optische und nahinfrarote Spiegelteleskop der Welt. Zum Einsatz kommen dabei die genauesten induktiven Wegsensorsysteme, die je in einem Teleskop verbaut wurden. Sie bestimmen die Position der einzelnen Spiegelelemente in drei Achsen, eine davon auf wenige Nanometer genau.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

ELMEKO GmbH + Co. KG

Die Arbeiten am größten Spiegelteleskop der Welt, dessen Fertigstellung für das Jahr 2024 geplant ist, schreiten voran. Das European Extremely Large Telescope (kurz: E-ELT) wird von der European Southern Observatory (kurz: ESO) auf dem Cerro Armazones in Chile gebaut und soll in seiner Größe einmalig sein. Das Teleskop nutzt ein nie dagewesenes optisches System aus fünf Spiegeln, welches optische und mechanische Elemente erfordert, die die moderne Technologie an ihre Grenzen bringen. Alleine der Hauptspiegel wird einen Durchmesser von 39 m aufweisen und sich über ein halbes Fußballfeld erstrecken. Der Spiegel mit einer Gesamtgröße von 978 Quadratmetern wird aus 798 einzelnen Segmenten bestehen, die je 1,4 m breit, aber nur 5 cm dick sind. Diese wabenförmigen Segmente müssen exakt zueinander ausgerichtet sein, um ein perfektes Abbildungssystem zu ergeben. Die relative Position der Spiegelsegmente kann sich aufgrund externer Störungen ändern wie z.B. durch Windlast, wechselnde Temperatureinflüsse oder auch Schwerkraft, die je nach Ausrichtung des E-ELT unterschiedlich wirkt. Die exakte Positionierung im Nanometerbereich ermöglichen die eingesetzten Sensoren des Fames-Konsortiums, welches sich aus den beiden Unternehmen Fogale im südfranzösischen Nîmes und Micro-Epsilon zusammensetzt. Gefertigt werden die Sensoren federführend von Micro-Epsilon. Es sind die präzisesten Sensoren, die je in einem Teleskop verwendet wurden. Sie messen relative Positionen auf eine Genauigkeit von wenigen Nanometern und bilden dadurch einen Teil des komplexen Systems. Ihre Langzeit- und Temperaturstabilität und ihre Resistenz gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit ermöglichen den Einsatz bei dieser Anwendung.

An der Grenze der technischen Machbarkeit

Die Herausforderung bei diesem Großprojekt, das die Lieferung von mehr als 5.000 induktiven Wegmesssystemen umfasst, liegt dabei in der geforderten Präzision der Messwerte im Nanometerbereich und dies unter schwierigen Umgebungsbedingungen. Micro-Epsilon Geschäftsführer Martin Sellen erklärt: „Der Bau des Teleskopgiganten geht in seiner Gesamtheit an die Grenze der technischen Machbarkeit und bedingt daher auch einen längeren zeitlichen Vorlauf.“

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