CTA (Cherenkov Telescope Array)

Nazwa projektu: Opracowanie optymalnej konstrukcji zwierciadeł teleskopów promieniowania Cherenkova w ramach międzynarodowego projektu CTA – Cherenkov Telescope Array.
Kierownik projektu (LMiRS): Karol Seweryn.
Zespół:Monika Ciesielska, Jerzy Grygorczuk, Michal Karczewski, Janusz ł Nicolau-Kuklinski, Łukasz Platos, Mirosław Rataj, Karol Seweryn, Michał Sidz, Marta Tokarz, Piotr Wawer, Roman Wawrzaszek, Łukasz Wiśniewski.
Status: w trakcie realizacji.
Www: obserwatorium-cta.pl

 

 

Astronomia promieniowania gamma najwyższych energii jest dziedziną badań astronomicznych eksplorującą Wszechświat w niedostępnym wcześniej najwyższym zakresie widma elektromagnetycznego. Polskie zespoły biorą obecnie udział w pracach dwóch wiodących na świecie projektów obserwacyjnych z tego zakresu, H.E.S.S. i MAGIC, i w ich ramach rozpoczęły prace przygotowawcze do budowy nowego otwartego dla całego środowiska astronomicznego obserwatorium gamma CTA. Ta dziedzina badań daje szanse na odkrycia jakościowo poszerzające lub zmieniające naszą wiedzę zarówno w obszarze astronomii, jak i w szeregu zagadnieniach fizyki fundamentalnej. Z tego względu CTA został wprowadzony wśród najważniejszych projektów naukowych w Europie do głównych planów ApPEC i ASPERA, został też zgłoszony przez Polskę (wspólnie z Niemcami i Francją) do ESFRI, gdzie dotąd zajmował pozycję ``emerging project.’’

Obecny projekt będzie kontynuacją aktualnie działających projektów obserwacyjnych astronomii gamma H.E.S.S. i MAGIC. Projekt CTA daje szanse na zajęcie przez Polski zespół znaczącej pozycji w nowatorskim dla światowej astronomii projekcie. Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej pracuje nad optymalnym rozwiązaniem dla zwierciadeł teleskopów promieniowania Cherenkova.

Przy modelowaniu konstrukcji zwierciadła dążono do tego, aby maksymalne odkształcenie zwierciadła przy założonym obciążeniu nie przekraczało 1 mm. Drugim ważnym parametrem do osiągnięcia było to, aby powstająca deformacja w jak najmniejszym stopniu pogarszała własności optyczne teleskopu. Wskaźnikiem określającym postać powstałego odkształcenia jest teoretyczna wielkość plamki ogniskowania promieni odbitych od odkształconej powierzchni refleksyjnej. Wyznaczanie tego wskaźnika przeprowadzono wykorzystując programu Spiegler, który specjalnie do tego celu sporządzony został w Centrum Badań Kosmicznych. 

Realizując postawione wytyczne w procesie projektowania oraz przeprowadzania analiz numerycznych (MES) obrano następujący tok postępowania:

1. W pierwszym etapie opracowano wstępną koncepcję płaskiego modelu zwierciadła modelując je jako obiekt powłokowy; w modelu tym skupiono się w głównej mierze na opracowaniu rozmieszczenia struktury żeber zwiększających sztywność na zginanie;

2. Następnie, po osiągnięciu wartości ugięcia zwierciadła ok. 1 mm, przystąpiono do opracowania modelu powłokowego uwzględniającego sferyczny kształt zwierciadła; W modelu sferycznym przeanalizowano rozkład żeber opracowany i przeanalizowany wcześniej na płaskim modelu oraz wykonano opto-mechaniczną analizę sprawdzającą zdolności geometrycznego rozproszenia;

3. Dodatkowo w modelu sferycznym zbadano wpływ rozmieszczenia punktów mocowania zwierciadła na postać deformacji konstrukcji lustra. Gdy osiągnięte zostały oczekiwane wartości ugięcia modelu sferycznego sporządzono trójwymiarowy model zwierciadła wykorzystując do tego celu system CAD (CATIA). Model 3D opracowano zachowując zaprojektowaną postać użebrowania oraz uwzględniając wytyczne wynikające z technologii procesu wytwarzania (tłoczenia). Tak sporządzony model poddano analogicznym analizom (wytrzymałościowej oraz opto-mechanicznej) jakie przeprowadzono na modelach powłokowych.