Fixer les limites des télescopes pour la recherche spatiale profonde

Haut dans le désert aride d’Atacama, un nouvel observatoire cherche à répondre aux grandes questions sur notre univers. Actuellement en construction, l’Observatoire Simons étudiera le fond diffus cosmologique (FDC) – la signature de rayonnement du Big Bang. L’observatoire comprendra des télescopes et des antennes qui seront équipés d’interrupteurs de fin de course à cames et réducteur des séries HGE et HEG de Stromag, afin de limiter leurs mouvements lors de l’observation de l’espace lointain.

Vers l’infini et au-delà

Des télescopes et des antennes du monde entier scrutent constamment le ciel nocturne, observant à travers tout le spectre électromagnétique dans le cadre de recherches révolutionnaires sur la nature de notre univers. Alors que les premiers télescopes ne permettaient d’observer que la lumière visible, les observatoires actuels peuvent désormais détecter les ondes radio et les micro-ondes. Le FDC, un vestige du Big Bang, est l’un des domaines qui a stimulé des recherches intenses. Des télescopes et des antennes très sensibles situés loin des sources d’interférences électromagnétiques (EMI) observent l’espace lointain dans ce spectre pour étudier la création, l’expansion et la composition de notre univers.

Au fur et à mesure que la Terre tourne, les télescopes et les antennes doivent se déplacer axialement et s’élever pour rester alignés avec la section particulière observée du ciel. De plus, dans certains cas, les paraboles et les récepteurs doivent être tournés pour assurer une réception précise des signaux provenant de l’espace. Les plages de rotation des télescopes sont limitées en raison du câblage, des tuyaux de refroidissement et des contraintes mécaniques, c’est là qu’interviennent les interrupteurs de fin de course à cames et réducteur de Stromag.

La limite extérieure

Des interrupteurs de fin de course à cames et réducteur des séries HGE et HEG ont été fournis pour ce projet afin de limiter les mouvements axiaux, d’élévation et de polarisation des télescopes et de l’antenne.

Marco Niehnus, Product Manager Monde pour les contrôles, chez Stromag, explique :« Nous sommes un fabricant mondial de solutions de transmission de puissance et une marque leader d’Altra Industrial Motion Corp. Dans notre usine d’Unna, en Allemagne, nous fabriquons une large gamme d’interrupteurs de fin de course à cames et réducteur, conçus pour fournir une fonctionnalité de ralentissement et d’arrêt à des limites prédéfinies. Typiquement, ces dispositifs sont utilisés sur les grues pour limiter le mouvement des charges, mais l’un de nos clients utilise nos produits sur ses télescopes et antennes pour la recherche spatiale. »

Le fabricant de télescopes et d’antennes utilise des interrupteurs de fin de course à cames et réducteur de Stromag pour protéger l’équipement hautement sensible des dommages en cas de dysfonctionnement, comme après une défaillance de composants. Ainsi, les interrupteurs de fin de course à cames et réducteur de Stromag sont des éléments importants dans les télescopes.

« Nous travaillons en étroite collaboration avec les équipes de conception et d’ingénierie du fabricant pour aider à spécifier les interrupteurs de fin de course nécessaires pour un projet particulier, poursuit Marco. Généralement, des interrupteurs de fin de course sont nécessaires pour limiter la rotation axiale, l’élévation et les mouvements de polarisation du système. Dans le cadre de cette relation technique, le fabricant nous a contactés afin que nous lui fournissions des interrupteurs de fin de course pour les équipements destinés au nouvel observatoire en cours de construction au Chili».

Celui qui contrôle la portée...

L’observatoire Simons est construit à 5 200 mètres (17 000 pieds) d’altitude à l’intérieur de la réserve scientifique de Chajnantor, ce qui en fait l’une des installations de télescopes les plus hautes au monde. Il rejoindra le télescope de cosmologie Atacama (ACT) actuellement opérationnel et le Simons Array pour contribuer à la prochaine génération de recherches portant sur le FDC, en ajoutant plusieurs nouveaux télescopes1 et caméras équipés de réseaux de détecteurs à la pointe de la technologie. L’observatoire est exploité et financé par la Simons Foundation, qui comprend l’Université de Pennsylvanie ; l’Université de Princeton; l’Université de Californie à San Diego; l’Université de Californie à Berkeley; et le Lawrence Berkeley National Laboratory, ainsi que d’autres institutions dans le monde2 .

« Pour soutenir le projet, nous avons fourni des interrupteurs de fin de course à cames et réducteur des séries HGE et HEG. Ces derniers limitent les mouvements axiaux, d’élévation et de polarisation des télescopes et de l’antenne. Les dispositifs offrent deux points de contact aux limites supérieure et inférieure (ou gauche et droite), le premier pour ralentir initialement le mouvement et le second pour un arrêt complet. Nous concevons chaque interrupteur de fin de course à cames et réducteur pour offrir un certain nombre de tours de la limite supérieure à la limite inférieure, que nous adaptons en modifiant le rapport de réduction. Nous pouvons offrir une répétabilité du point de commutation au 1/1000e de la course complète, ce qui pour une course de 20 m équivaudrait à une précision de 20 mm de réglage des interrupteurs de fin de course. Ce niveau de précision est très bénéfique pour les équipements sensibles collectant des données scientifiques comme un télescope ou une antenne », dit Marco.

Les interrupteurs de fin de course à cames et réducteur de Stromag peuvent être réglés par presque tout le monde. En ajustant un engrenage à vis sans fin, les opérateurs peuvent définir la limite souhaitée. L’engrenage à vis sans fin est autobloquant, ce qui garantit qu’une fois réglé, il n’y aura pas de changement de position ultérieur. L’intégration d’un codeur est également possible pour fournir les informations relatives à la position actuelle entre les contacts aux systèmes de commande. Les contacts sont responsables de l’arrêt sûr de l’antenne à la fin de sa course.

Une alliance galactique

« Nous discutons directement avec les équipes du fabricant pour déterminer les spécifications et les exigences. Pour les applications difficiles telles que les antennes et les télescopes, cela est inestimable. Nous pouvons participer activement à chaque projet lors de la phase de conception initiale du point de vue des interrupteurs de fin de course, ce qui nous aide à fournir la meilleure solution possible », dit Marco avec enthousiasme.

La construction de l’Observatoire Simons a débuté le 30 juin 2019, il ne faudra donc pas longtemps avant que son voyage de découverte de 5 ans dans le FDC et notre Univers ne commence3 . Lorsque les astrophysiciens à l’observatoire exploreront la physique de l’univers primitif, l’énergie noire, les neutrinos et la gravité4 – l’une des rares limites de leurs recherches sera les limites de mouvement définies sur son réseau de télescopes et d’antennes.

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