Pronto il telescopio con Giunto Rotante DSTI

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Pronto il telescopio con Giunto Rotante DSTI
Martedì, 03 Settembre 2019

Il telescopio equipaggiato con soluzioni DSTI è pronto per il viaggio al Polo Sud

All’approssimarsi dei tre mesi della breve estate antartica, docenti, ricercatori post-dottorandi e studenti laureati dell’Università del Minnesota (UMN) sono impegnati a ultimare l’assemblaggio finale del telescopio BICEP Array in preparazione del viaggio verso la sua nuova destinazione: il Polo Sud.

biceip collage

Il telescopio BICEP Array è parte del programma sperimentale di polarizzazione del fondo cosmico di microonde (CMB), che effettuerà le prime osservazioni dalla stazione di ricerca antartica Amundsen-Scott all’inizio del 2020. Il coinvolgimento di DSTI nel programma CMB è iniziato nel 2014, quando l’azienda ha avviato una collaborazione con l’Università di Harvard per i giunti rotanti destinati al telescopio BICEP3.

In una località dove le temperature spesso scendono a -40 °C, non parrebbe difficile raffreddare i componenti interni di un telescopio, ma non è esattamente così. Per poter funzionare, i rilevatori e i sensori all’interno del telescopio hanno bisogno di temperature criogeniche. Ciascuno dei quattro ricevitori deve perciò fare affidamento su un criorefrigeratore a elio del tipo “a tubo pulsante”, che abbassa la temperatura fino a 4 °Kelvin (-269 °C). La presenza di un giunto rotante su entrambi gli assi rotanti del telescopio è necessaria per trasferire in sicurezza l’elio da ciascun criostato al compressore a terra.

bicep array

Il prof. Clem Pryke dell’UMN, attualmente impegnato nella ricerca sul CMB, ha collaborato strettamente con DSTI per l’ideazione e la realizzazione dei giunti rotanti e dei collettori rotanti elettrici del BICEP Array.

“Abbiamo deciso di collaborare con DSTI, perché ci siamo resi conto che l’azienda aveva le capacità e la competenza esclusiva per sviluppare un giunto rotante specifico per l’elio gassoso,” ha spiegato Pryke.

Pryke ha analizzato insieme a DSTI i requisiti applicativi del telescopio, nonché l’importanza dei giunti rotanti e la loro capacità di ridurre al minimo il tasso di perdite, in considerazione della disponibilità limitata di elio a elevatissima purezza al Polo Sud.

Per poter soddisfare questa richiesta, DSTI ha a sua volta collaborato con uno dei principali produttori mondiali di guarnizioni per progettare una speciale guarnizione con labbro di tenuta caricato a molla, in grado di garantire il minor tasso possibile di perdite in funzione del tipo di fluido/gas utilizzato e dei parametri operativi. Queste speciali guarnizioni a labbro vengono utilizzate sui due passaggi più esterni dove si innestano le linee di ritorno collegate al serbatoio di elio, impedendo così eventuali dispersioni nell’ambiente esterno.

“Grazie alla nostra collaborazione con il produttore di guarnizioni, all’esperienza da noi maturata su applicazioni complesse in settori industriali ad alto rischio, come quelli aerospaziale e militare, e alle lezioni che abbiamo tratto dal BICEP3, il predecessore del BICEP Array, oggi abbiamo la sicurezza e la competenza tecnica necessarie per sviluppare una soluzione in grado di soddisfare tutti i requisiti richiesti dal team BICEP,” ha concluso Jeremy Weigel, Sales Engineer di DSTI.

Il prossimo novembre, il tecnico invernante Nathan Precup e un nutrito gruppo di membri del team BICEP partiranno per il viaggio di 16.000 km alla volta dell’Antartide, dove nel corso dei mesi estivi procederanno allo smantellamento del vecchio telescopio Keck Array e alla installazione di quello nuovo. Dopo la messa in funzione, Precup resterà in loco e si occuperà del funzionamento del telescopio nella sua prima stagione di osservazione.

Il BICEP Array è dotato di quattro ricevitori potenti e di oltre 30.000 rilevatori capaci di produrre mappe a più alta risoluzione e di garantire un livello più elevato di sensibilità. Analogamente alle linee dei fluidi idraulici, anche quelle elettriche e di trasmissione dati sono canalizzate attraverso gli assi rotanti tramite un collettore rotante elettrico. All’estremità di ciascun giunto rotante, DSTI ha integrato un collettore rotante, progettato espressamente per trasferire energia, segnali e dati a velocità superiori a 1 Gb/s.

bicep array 2

Totalizzando 13 anni di dati, l’utilizzo congiunto dei telescopi Keck e BICEP ha consentito di produrre le mappe più approfondite e più sensibili mai realizzate fino ad oggi per il CMB polarizzato. Con il nuovo strumento, ciascun ricevitore del BICEP Array sarà in grado di raggiungere in modo indipendente il livello attuale di sensibilità dopo solo 1-2 anni di funzionamento, arrivando a superarlo di 10 volte entro quattro anni. Questo rappresenta un enorme incremento nella potenza di osservazione e nella capacità di scrutare i primordi dell’universo.

“I dati che questo telescopio è in grado di raccogliere ci consentono di rilevare la forza delle onde gravitazionali che si ipotizza siano state prodotte durante la fase di inflazione cosmica dopo il Big Bang,” ha concluso Precup.



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