Projeto optomecânico aplicado à instrumentação terrestre para astronomia

Resumo

Título: Projeto optomecânico aplicado à instrumentação terrestre para astronomiaEste projeto pretende formar um profissional com expertise ímpar na área de engenharia mecânica para instrumentação astronômica. As áreas de atuação serão em três possíveis frentes em diferentes projetos. O primeiro está relacionado ao MANIFEST (Many-Instrument Fiber System), o sistema robótico de posicionamento de fibras ópticas que possibilitará que os instrumentos do GMT possam cobrir todo o campo de visão completo de 20 minutos de arco. Baseado em mini-robôs autônomos chamados "starbugs", o MANIFEST oferecerá diferentes tipos de modos (fibra única, feixes IFU ou slicer de imagem) que é definido separadamente para cada instrumento, em função de sua ciência. O projeto de pesquisa em si consiste na pesquisa e desenvolvimento do mecanismo do Filter Box, um dispositivo optomecânico de interface entre o MANIFEST e o instrumento G-CLEF (GMT-Consortium Large Earth Finder) que tem como funcionalidade possibilitar a utilização de diversos filtros espectrais dentro dos modos requisitados da interface MANIFEST/G-CLEF. O dispositivo mecânico de suporte dos conjuntos de fibras de saída e entrada, arranjadas com correspondência um-a-um, deve ser mecanicamente estável para otimizar a eficiência de acoplamento de radiação nas fibras ao ser transmitido pelos filtros. O pesquisador, que fará parte de uma equipe brasileira com engenheiro de sistema e engenheiro óptico, atuará em conjunto com engenheiros da AAO (Australian Astronomical Optics).O segundo está relacionado à atividades de design mecânico e simulações estruturais dentro do escopo do GMT que visam garantir a precisão, estabilidade e funcionalidade geral do telescópio, permitindo sua operação eficiente e confiável. As possíveis atividades do pesquisaor incluem: o projeto e modelagem mecânica de montagens, suportes e braços, levando em consideração a estabilidade, rigidez, peso e outros fatores relevante; análise e simulação térmica, de forma a garantir que os subsistemas ópticos permaneçam dentro das faixas de temperatura adequadas para o desempenho ópticos; simulação de movimento e controle para analisar e otimizar o desempenho dos mecanismos de apontamento, rastreamento e focagem do telescópio; estudos de vibração e amortecimento para evitar que vibrações indesejadas podem afetar a qualidade das imagens obtidas pelo telescópio; integração e testes, que inclui o desenvolvimento da montagem e alinhamento preciso dos componentes ópticos e mecânicos, bem como a realização de testes de desempenho, como testes de acuidade, resolução e estabilidade. O terceiro é referente ao projeto GMACS (Giant Magellan Telescope Multi-Object Astronomical and Cosmological Spectrograph), o espectrógrafo óptico multi-objeto de baixa e média resolução do GMT (Froning et al. 2018 e GMT's 2018 Science Book). O GMACS será o primeiro integrante dos chamados instrumentos de primeira geração (que inclui o G-CLEF), que entrarão em operação logo após o início das operações do GMT e que, por suas características funcionais abrangentes, será provavelmente o instrumento mais utilizado nos primeiros anos da operação do GMT. Devido às alterações nas especificações de operação do GMACS, toda a versão CoDR do sistema óptico anterior (Conceptual Design Review) foi redesenhada o que requereu, portanto, a execução de um projeto optomecânico completo que contempla desde o redesenho de vários subconjuntos à modelagem computacional e simulações de última geração (Prochaska et. al. 2016-2018). Os instrumentos dessa nova geração de ELTs apresentam diversos desafios como adequação quanto ao tamanho dos componentes, estabilidade de operação do instrumento e metrologia. No entanto, como esta é uma área de pesquisa totalmente nova, ainda existem questões que requerem pesquisa, com potencial prototipagem para testes de soluções. O PD participará ativamente do projeto mecânico de novas soluções com base nos requisitos do sistema.