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I dischi di Ska: sforzo globale attraverso 18 fusi orari

Lo Square Kilometre Array avrà a disposizione una distesa di antenne senza paragoni, dall’Australia Occidentale al Sudafrica. Dopo aver parlato delle antenne a bassa frequenza (leggi QUI), vi raccontiamo anche gli interessanti progressi fatti nel design e nella costruzione del prototipo dell’antenna a disco (SKA Mid) che coinvolge diversi Paesi in tutto il globo.

Mentre ci prepariamo alle festività natalizie, diversi team di scienziati, ingegneri e produttori industriali in Canada, Cina, Francia, Germania, Italia, Svezia, Regno Unito e Sudafrica – tutti membri del Consorzio Dish (SKADC) – sono impegnati nella progettazione, produzione, collaudo e raffinazione di ottiche, strutture e strumenti prima di poterli riunire per costruire la parte forse più iconica di un radiotelescopio: il piatto (la parabola, per capirci!).

Attraverso 18 fusi orari, negli ultimi 19 mesi i team hanno svolto un lavoro enorme cercando di rendere il piatto di SKA completamente funzionale con tutte le ottiche e tre ricevitori. Alla fine, lo strumento SKA1-mid, braccio sudafricano della prima fase del telescopio SKA, sarà composto da 133 piatti, a cui vanno aggiunti i 64 piatti del telescopio MeerKAT già installati nella regione di Karoo.

Il contesto

Inizialmente sono stati sviluppati tre diversi concept per l’antenna da prendere in considerazione per la progettazione della parabola di SKA. Tutti e tre sono stati costruiti utilizzando tecnologie diverse, le migliori attualmente disponibili nel campo della radioastronomia.

A maggio 2016, su raccomandazione unanime di un comitato di selezione composto da cinque esperti, la SKA Organisation ha selezionato il design proposto da un team di Shijiazhuang, Cina, composto dal 54° Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation (CETC54) e dai loro partner europei, MT Mechatronics (MTM) di Magonza, Germania, e la Società Aerospaziale Mediterranea (SAM) di Napoli.

Il design scelto è il Panel, Space-frame supported Metal (PSM), che prevede la costruzione di 66 pannelli metallici sostenuti da una struttura modulare.

Il contributo cinese: innovazione e precisione

I tecnici della CETC54 hanno prodotto il riflettore principale, il sub-riflettore, la struttura di backup e il piedistallo della parabola. Dal 2016, il gruppo ha prodotto 66 stampi per modellare i 66 diversi pannelli metallici triangolari da 3m di lato che compongono il riflettore principale, ognuno con una propria curvatura specifica a seconda della sua posizione. Ogni modulo ha un peso compreso tra 4 e 5 tonnellate ed è stato realizzato con una precisione superficiale media compresa tra 0,010 e 0,030 mm – inferiore alla larghezza di un capello umano.

Ingegneria tedesca per la precisione di movimento

Nel frattempo, la MT Mechatronics (MTM) ha progettato e prodotto l’hardware e l’elettronica di precisione utilizzati per movimentare la parabola. La loro sfida è stata quella di produrre attrezzature di alta qualità per adattarsi a uno spazio ristretto come quello del piedistallo del disco. Il telescopio SKA dovrà essere in grado di muoversi e puntare verso un nuovo oggetto con una precisione di pochi secondi d’arco (1/3600 di grado) per seguire eventi transitori come supernovae e lampi radio veloci.

Creatività italiana per uno strumento flessibile e affidabile

Il feed indexer costruito dalla SAM. Crediti: SAM

In Italia, vicino Napoli, la SAM sta lavorando alla progettazione e produzione del feed indexer, un componente elettromeccanico che sosterrà i vari ricevitori e li sposterà per allinearli con l’ottica della parabola quando richiesto dagli scienziati, a seconda delle osservazioni.

Renato Aurigemma, coordinatore del team SAM, ne è giustamente molto orgoglioso. “Il feed indexer è una parte molto innovativa del disco, la prima del suo genere. Abbiamo requisiti severi, poiché l’indexer deve muoversi con alta precisione per posizionare i ricevitori con un margine d’errore sub-millimetrico, e deve anche essere in grado di sopportare carichi pesanti, ad esempio il ricevitore Band 1 che pesa ben 165 kg!”. Ha aggiunto: “Penso che il fatto di essere coinvolti in un team internazionale valorizzi davvero la partecipazione dell’industria italiana al progetto Ska”.

Il team ha recentemente condotto i test finali presso lo stabilimento di Napoli, prima di spedire l’indexr in Cina per l’installazione sul disco nel mese di gennaio.

Altri strumenti

Il consorzio Dish comprende anche altri strumenti – i ricevitori – per i piatti. Un gruppo di ingegneri del National Research Council (NRC) in Canada sta sviluppando l’hardware che digitalizza i segnali registrati con ciascuno dei cinque feed indexer. L’Università di Bordeaux (Francia) apporterà il proprio contributo alla digitalizzazione dei segnali ad alta frequenza.

Per saperne di più:

– Leggi sul sito di Ska il testo completo della news –