Weltraumforschung Adaptive Optik für gigantische Teleskope

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Angetrieben vom Wunsch der Menschheit, die Ursprünge des Universums zu verstehen, hat die Erforschung des Weltraums seit Generationen die Fantasie beflügelt. Für Microgate ist dies eine Reise ständiger Entdeckungen. Das Ingenieurteam entwickelt Motorsteuerungssysteme für riesige erdgebundene Teleskope, die die Stromversorgungslösungen von Vicor nutzen.

In einer Partnerschaft mit der Europäischen Südsternwarte (Eso), einer internationalen Forschungsorganisation für bodengebundene Astronomie, bauen Microgate, High-Tech-Entwickler in Italien, und Eso die adaptiven Spiegel für die neueste und grösste Generation von ‚Extremely Large Telescopes‘ (Elts), die Ausgangsbasis für die Erforschung neuer Galaxien, Sterne und Planeten sind. Die grösste Herausforderung bei diesen Teleskopen ist es, Licht aus der fernen Vergangenheit einzufangen, um mehr über die Ursprünge unseres Universums zu erfahren. Das neue Eso-Elt besitzt einen Primärspiegel mit beeindruckenden 39 Metern Durchmesser, der die wenigen verfügbaren Photonen von fernen Sternen und Galaxien sammelt.

5316 Motoren mit Achsabstand von 30 Millimetern

Der M4-Spiegel des Eso-Elt hat einen Durchmesser von 2,4 Metern und besteht aus hochspezialisiertem, etwa 1,9 Millimeter dickem Glas. Um den Spiegel zu verformen werden Linearmotoren verwendet, die von einem präzisen Stromtreiber und einer Reihe von Permanentmagneten angetrieben werden. Dieser Prozess wird über die gesamte Oberfläche des Spiegels mit 5316 Motoren durchgeführt, die jeweils einen Achsabstand von etwa 30 Millimetern haben.

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Der adaptive Spiegel schwebt physikalisch auf dem Magnetfeld, das von den Motorspulen erzeugt wird. Dadurch kann ein dedizierter Steuerstrom den Spiegel lokal verformen und die Form mit Hilfe einer entsprechenden Anzahl hochempfindlicher kapazitiver Positionssensoren mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich (Millionstel Millimeter) korrigieren. Durch den Einsatz elektronischer Systeme, die mit einer Frequenz von ca. 100 kHz arbeiten, können die Microgate-Ingenieure die Form des Spiegels innerhalb einer Millisekunde völlig neu definieren. Das Ergebnis ist ein extrem scharfes und sauberes Bild, ohne dass ein Teleskop ins All geschossen werden muss.

Vicor-Module mit hoher Leistungsdichte steuern die adaptive Optik Die präzise Handhabung und das Wärmemanagement des adaptiven Optiksystems sind von entscheidender Bedeutung: Alle exponierten Oberflächen müssen nahe der Umgebungstemperatur gehalten werden, um lokale Turbulenzen zu vermeiden. Begrenzte Platzverhältnisse erschweren die Anforderungen an das Stromversorgungssystem zusätzlich.

Stromversorgung ohne aufwändige Verkabelung

Microgate hat sich speziell für die Stromversorgungsmodule der Serie DCM3623 von Vicor entschieden, um diesen Prozess mit Strom zu versorgen. Die Stromversorgungsplatine ist an der Unterseite der gasgekühlten Kühlplatte montiert und jedes Modul versorgt bis zu 36 Motorkanäle mit Strom, wodurch eine aufwändige Verkabelung entfällt.

«Die hocheffizienten und leistungsstarken Module von Vicor sind sehr kompakt und zuverlässig, und benötigen nur wenig Platz auf der Leiterplatte», sagt Gerald Angerer, Hardware-Ingenieur bei Microgate. «Diese miniaturisierten Wandler sind für uns die beste Wahl. Wir verwenden sie seit über 10 Jahren und es gibt derzeit keinen vergleichbaren Ersatz.»

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