PROYECTOS DISPONIBLES PARA LA FORMACIÓN EN

PROYECTOS DISPONIBLES PARA LA FORMACIÓN EN DESARROLLO TECNOLÓGICO
EN 2012: INFORMACIÓN MÁS DETALLADA
Proyecto
Título
Proyecto Instrumental
Asociado
Especialidad
A
Montaje, integración y verificación del
prototipo de desarrollo del instrumento de 30
GHz en condiciones ambientales y
criogénicas.
Q U I Joint Tenerife
Cosmic Microwave
Background experiment
(QUIJOTE-CMB)
Ing. Mecánica
(Modelado 3D, Creo
Elements/Pro,
Verificación, Criogenia)
B
Desarrollo y caracterización del software de
control para el espejo deformable ALPAO HiSpeed DM97-15
Adaptive Optics & Lucky
Imaging para el
telescopio WHT (AOLI)
Ing. Electrónica
/Informática (lenguaje
C, LabView, Matlab)
C
Diseño mecánico del carenado térmico del
mecanismo criogénico de rendijas
reconfigurables del instrumento EMIR y apoyo
a las pruebas de aceptación de dicho
mecanismo
Espectrógrafo Multiobjeto
Infrarrojo para el
telescopio GTC (EMIR)
Ing. Mecánica (Diseño,
Modelado 3D, Creo
Elements/Pro, ANSYS)
D
Montaje, integración y verificación del
criostato y de la masa fría del instrumento
EMIR
Espectrógrafo Multiobjeto
Infrarrojo para el
telescopio GTC (EMIR)
Ing. Mecánica
(Montaje, Verificación,
Vacío, Criogenia)
E
Desarrollo software de simuladores de
controladores de subsistemas mecánicos
Espectrógrafo Multiobjeto
Infrarrojo para el
telescopio GTC (EMIR)
Ing. Informática (Linux,
Python, C++, RS-232)
A. Montaje, integración y verificación del prototipo de desarrollo del instrumento de 30
GHz en condiciones ambientales y criogénicas.
El proyecto donde se enmarcará la beca es QUIJOTE-CMB (Q U I JOint TEnerife CMB
experiment), cuyo objetivo es la caracterización de la polarización del Fondo Cósmico de
Microondas (FCM) y otros procesos de emisión galáctica y extra-galáctica en el rango 10-100
GHz y a grandes escalas (1 grado de resolución). Una información general sobre QUIJOTECMB puede encontrarse en http://www.iac.es/proyecto/cmb/quijote/
El becario se integrará específicamente en el grupo de ingeniería mecánica del proyecto, y
participará básicamente en las tareas relacionadas con el diseño del segundo instrumento, de
30 GHz, así como del segundo telescopio:
Considerando la planificación y el espacio temporal de la estancia del becario, las actividades
se centrarán en:
•
•
•
•
Toma de contacto con la herramienta de diseño 3D Creo Elements/Pro, con el programa de
gestión Windchill y con la herramienta de elementos finitos ANSYS, así como conocimiento
genérico del proyecto.
Participación en la integración, pruebas y caracterización del prototipo del instrumento de
30Ghz.
Participación en el seguimiento del diseño y de la fabricación del instrumento de 30 GHz,
incluyendo criostato y optomecánica, con generación de modelos 3D y cálculos, tanto
analíticos como por elementos finitos.
Participación en el seguimiento del diseño del segundo telescopio.
No obstante, en función del estado concreto del proyecto en el período de la beca, no se puede
descartar que las tareas previstas sufran alguno cambio.
En la mayoría de los casos las actividades serán supervisadas directamente por algún miembro
del equipo de ingeniería del proyecto.
El becario participará en la redacción de documentación, tanto de análisis y resultados de
pruebas, como documentación de procedimientos de montaje e integración y verificación del
prototipo, así como en la revisión.
El proyecto del becario se desarrollará en los laboratorios de Integración Mecánica y de
Electrónica, Sala de CAD y esporádicamente en el Observatorio del Teide. Debido a las
características criogénicas del prototipo, conllevará la manipulación habitual de gases puros y
líquidos criogénicos, así como el uso de sistemas de adquisición de datos de presión y
temperatura.
El becario será instruido adecuadamente en el uso de gases puros y líquidos criogénicos, para
garantizar tanto su seguridad personal, como de la del resto de miembros del equipo, y la de
los propios componentes del sistema.
Aparte de la documentación específica para el proyecto, el becario realizará un informe con los
resultados de su trabajo, que expondrá en el Área de Instrumentación antes de finalizar su
estancia.
B. Desarrollo y caracterización del software de control para el espejo deformable ALPAO
Hi-Speed DM97-15
La beca se engloba dentro de los desarrollos requeridos para el proyecto AOLI cuyo objetivo es
la construcción de un instrumento de imagen de alta resolución espacial en las bandas visibles
(fundamentalmente V, R e I) a instalar en el telescopio WHT en La Palma. AOLI combina las
técnicas de "Adaptive Optics" (AO) y "Lucky Imaging" (LI) dando lugar a un instrumento de
imagen de alta resolución angular que permite llegar a resoluciones cercanas al límite de
difracción, a saber, 0,035, 0,045 y 0,050 segundos de arco en las bandas V, R e I,
respectivamente. La combinación AO+LI permitirá que en las bandas R e I las imágenes
obtenidas presenten altos calidades ópticas con un valor de Strehl moderado, algo que en la
actualidad en telescopios de la clase 4m y 8m sólo es posible mediante el uso de AO y en el
infrarrojo cercano, con la consiguiente degradación en resolución angular. El sistema de óptica
adaptativa de AOLI prevé un sensor de frente de ondas de curvatura más eficiente en el uso de
fotones que el tradicional sensor de Shack-Hartmann. Además, mediante el uso de EMCCDs
en modo "photo-counting" se prevé una ganancia en al menos 4 magnitudes con respecto a lo
que en WHT puede obtenerse con el sistema NAOMI de AO.
El elemento corrector en el sistema de óptica adaptativa es un espejo deformable de
membrana de la marca ALPAO de 97 elementos cuyo fabricante ha proporcionado junto con un
amplificador de corriente, tarjeta PCI de I/O y módulos software (drivers) para su comando en
los entornos de lenguaje "C", LabView y Matlab. El resultado esperable de la beca es el
desarrollo de módulos software de recepción de paquetes Ethernet y extracción de la
información necesaria para posteriormente comandar adecuadamente el espejo deformable, al
menos en dos de los tres entornos mencionados ("C" y LabView), con el propósito de integrar
el espejo en un sistema de control basado en comunicaciones Ethernet. Deberá además
caracterizarse la latencia introducida por los módulos desarrollados debido a la importancia de
este parámetro en el diseño final del sistema en lazo cerrado.
El becario se integrará en el equipo del proyecto, dentro del Departamento de Electrónica, y
como resultado de su beca se espera que desarrolle los módulos de software mencionados
anteriormente, junto con los programas de validación y la documentación asociada.
Al final de su estancia, el becario expondrá en el Área de Instrumentación los resultados de su
proyecto.
C. Diseño mecánico del carenado térmico del mecanismo criogénico de rendijas
reconfigurables del instrumento EMIR y apoyo a las pruebas de aceptación de dicho
mecanismo
EMIR es una cámara-espectrógrafo infrarrojo multirendija de resolución intermedia, que se está
construyendo en el Instituto de Astrofísica de Canarias, para operar en el foco Nasmyth del
GTC, en el Observatorio del Roque de los Muchachos, La Palma. El proyecto, formado por un
consorcio internacional liderado por el IAC, está siendo realizado por un equipo multidisciplinar
de un numeroso grupo de personas que incluye astrofísicos, ingenieros y técnicos cualificados,
con el objetivo común del desarrollo, integración, verificación y puesta en operación del
instrumento de cara a su explotación científica. Una información general sobre EMIR puede
encontrarse en http://www.gtc.iac.es/en/pages/instrumentation/emir.php
El mecanismo criogénico de rendijas reconfigurables de EMIR, llamado CSU (Configurable Slit
Unit) es un subsistema que consiste en múltiples parejas de barras enfrentadas que se
desplazan en el plano focal del instrumento para formar mini rendijas en posiciones arbitrarias,
una rendija larga, o retraerse para dejar la apertura abierta. La luz proveniente del telescopio
pasa por este mecanismo y posteriormente entra en el espectrógrafo.
La tarea principal será la realización del diseño del carenado térmico de la CSU. Esta tarea
conlleva tanto el diseño y modelado 3D (software CREO elements/pro), como la realización de
un pequeño análisis estructural (manualmente o mediante el software ANSYS). Además se
dará soporte en todas las tareas relacionadas con la CSU durante su aceptación, tales como:
integración, pruebas de aceptación a temperatura ambiente y criogénica, calibración final, y
diseño de piezas e interfaces necesarias.
El becario se integrará en el equipo de proyecto dentro del Departamento de Mecánica y
durante sus actividades será supervisado por su tutor con quien colaborará en el resto de
tareas de EMIR, tanto de diseño como de generación de documentación.
Aparte de la documentación específica para el proyecto, el becario realizará un informe con los
resultados de su trabajo, que expondrá en el Área de Instrumentación antes de finalizar su
estancia.
D. Montaje, integración y verificación del criostato y de la masa fría del instrumento EMIR
EMIR es una cámara-espectrógrafo infrarrojo multirendija de resolución intermedia, que se está
construyendo en el Instituto de Astrofísica de Canarias, para operar en el foco Nasmyth del
GTC, en el Observatorio del Roque de los Muchachos, La Palma. El proyecto, formado por un
consorcio internacional liderado por el IAC, está siendo realizado por un equipo multidisciplinar
de un numeroso grupo de personas que incluye astrofísicos, ingenieros y técnicos cualificados,
con el objetivo común del desarrollo, integración, verificación y puesta en operación del
instrumento de cara a su explotación científica. Una información general sobre EMIR puede
encontrarse en http://www.gtc.iac.es/en/pages/instrumentation/emir.php
El becario se integrará específicamente en el grupo de ingeniería mecánica del proyecto,
formado por varios ingenieros, y participará en el montaje, integración, verificación y
caracterización de algunos de los siguientes subsistemas, dependiendo del estado real o la
disponibilidad en que se encuentren cada uno de ellos en el período de la beca.
•
•
•
•
•
Criostato de EMIR: cámara de vacío, pantallas adiabáticas, activas y pasivas, y ventana de
entrada.
Sistema de vacío: bombas, válvulas, sensores, autómatas y getters.
Sistema de enfriamiento de ciclo cerrado: enfriadores de ciclo cerrado, monturas
antivibratorios y compresores.
Sistema de enfriamiento de ciclo abierto: tanques de nitrógeno líquido y tubos de llenado, y
autómatas de control de suministro.
Banco óptico de EMIR, pantallas frías y support trusses.
Al ser tanto las actividades como lo componentes, críticos para el instrumento, las tareas que
se le encomendarán serán básicamente de soporte, y en la mayoría de los casos serán
supervisadas directamente por algún miembro del equipo de ingeniería del proyecto. Es
probable que se le dé prioridad a alguna de las actividades indicadas o que por circunstancias
determinadas, alguna de estas pruebas no pueda realizarse.
La beca se desarrollará previsiblemente entre los laboratorios de Metrología, de Integración
Mecánica y la nueva Sala de AIV. Debido a las características criogénicas de los prototipos,
conllevará la manipulación habitual de gases puros y líquidos criogénicos, el uso de sistemas
de adquisición de datos de presión y temperatura, así como soporte, uso y puesta a punto de
sistemas de verificación ópticos y mecánicos.
El becario será instruido adecuadamente en el uso de gases puros y líquidos criogénicos, para
garantizar tanto su seguridad personal, como de la del resto de miembros del equipo, y la de
los propios componentes del sistema.
El becario participará en la redacción de la documentación, tanto de análisis como de
resultados de las pruebas y antes de finalizar su estancia, expondrá sus resultados en el Área
de Instrumentación.
E. Desarrollo software de simuladores de controladores de subsistemas mecánicos
El proceso de desarrollo de software para el control de los instrumentos astronómicos se ve
frenado en ocasiones por la falta de disponibilidad de los mecanismos físicos que hay que
controlar. Una manera de aliviar este problema y poder trabajar desde una etapa temprana con
menor dependencia del hardware, consiste en tener simuladores software de dichos
mecanismos, o más explícitamente, de los controladores de los mecanismos, esto es, los
sistemas electrónicos y software de bajo nivel que tiene cada mecanismo.
El becario se integrará en el equipo de desarrolladores del Departamento de Software que
actualmente está desarrollando el software de varios instrumentos para el Gran Telescopio
Canarias.
Las tareas principales consistirán en definir, desarrollar y verificar los simuladores de los
mecanismos de las ruedas de filtros y grismas del instrumento EMIR, de forma que desde los
Device Components del entorno de software de GTC se puedan ejecutar y probar los
componentes de los mecanismos sin la necesidad de tenerlos físicamente.
Actualmente ya existe una versión inicial de estos simuladores pero es necesario extenderla y
actualizarla. Dependiendo del avance de estas tareas, se podrá acometer también el estudiar
cómo mejorar la simulación de los controladores de mecanismos introduciendo un sistema de
inyección de errores, de forma que se pueda comprobar el comportamiento de los
componentes bajo condiciones de fallo sin utilizar el hardware real.
Los desarrollos de software se harán en Python y C++ sobre Linux y Solaris.
El becario, además de elaborar la documentación técnica y el propio software, deberá
presentar los resultados de su trabajo al Área de Instrumentación al final de su estancia.