Digital Prototyping mit astronomischem Nutzen

Wie sehen Planeten außerhalb des Sonnensystems aus? Die Europäische Organisation für astronomische Forschung in der südlichen Hemisphäre (European Southern Observatory, ESO) entwickelt derzeit das weltweit größte Teleskop mit Hilfe der Datenmanagement-Software  Autodesk Vault und anderen Softwarelösungen von Autodesk. Das Teleskop soll erstmals Bilder derartiger Planeten empfangen. Die ESO arbeitet nun an der Feinabstimmung der Konstruktion des European Extremely Large Telescope (E-ELT), das anfangs des kommenden Jahrzehnts einsatzbereit sein soll. Den Kern des E-ELT bildet ein Spiegel mit fast 40 Metern Durchmesser. Er besteht aus 800 Segmenten, von denen jedes 1,4 Meter breit und 50 Millimeter dick ist. Die Kernstruktur des Teleskops wiegt rund 2.700 Tonnen. Das E-ELT wird in der Lage sein, 15 mal mehr Licht zu sammeln, als die derzeit aktuellen Teleskope. Diese sind alle seit rund zehn Jahren in Betrieb, ihre Spiegel messen acht bis zwölf Meter im Durchmesser und sie sammeln 100 Millionen mal mehr Licht als das menschliche Auge.

Die Verbesserungen des neuen Teleskops werden Astronomen in die Lage versetzen, ursprüngliche Galaxien und schwarze Löcher detaillierter zu untersuchen. Sein leistungsfähiges Instrumentarium soll den Wissenschaftlern außerdem helfen, organische Moleküle und Wasser, also wichtige Hinweise auf Leben, mit höherer Präzision in den planetarischen Umlaufbahnen aufzuspüren, die entfernte Sterne umgeben.

Die Genauigkeit und Einsatzbereitschaft des E-ELT sicherzustellen ist das wichtigste Anliegen der ESO und erfordert die koordinierte Anstrengung von Wissenschaftlern, Ingenieuren, Bauunternehmen und anderen Projektbeteiligten über mehrere Jahre hinweg. Autodesk Vault hilft den Ingenieuren, ein gemeinschaftliches Verständnis des Plans zu entwickeln und erlaubt es den zahlreichen Projektbeteiligten, CAD-Modelle, die von verschiedenen Teams erstellt wurden, zu prüfen, zu vergleichen und auf den neuesten Stand zu bringen.

Darüber hinaus verwenden die Konstrukteure und Ingenieure bei ESO Autodesk Inventor für die mechanische 3D-Konstruktion, für die Simulation und die Designkommunikation in Verbindung mit Vault. So bleibt das Team über das gesamte Projekt hinweg synchronisiert, wenn es etwa gilt, kritische Systemkomponenten gemeinsam zu entwickeln, die besondere Aufmerksamkeit erfordern.

“All das perfekte Licht, das 13 Millionen Lichtjahre unterwegs war, wird in den letzten, wenigen Mikrosekunden verzerrt, wenn es die Atmosphäre erreicht,“ sagt Paul Jolley, Head of Mechanical and Cryogenic Engineering bei der ESO. „Das E-ELT wird uns dabei helfen, dieses Licht wieder zu entzerren und das ferne Universum in einer Weise zu studieren, wie es uns noch nie zuvor möglich war. Autodesk Software erspart uns Konstruktionskosten und Schulungszeit, da unsere Arbeitsgruppen schneller und effektiver 3D-Konstruktionen vergleichen und visualisieren können.“

Die ESO-Konstrukteure setzen die Autodesk-Software ein, um die Spezifikationen des optischen Systems im Inneren des E-ELT zu entwickeln. Inventor hilft dabei, den Spielraum um unterschiedliche mechanische Bauteile zu definieren. Zudem unterstützt Autodesk Navisworks Konstrukteure und Nicht-CAD-Anwender beim Vergleich mehrerer CAD-Zeichnungen, bei der Visualisierung und der Kollisionskontrolle in 3D.

Autodesk Vault koordiniert die Abläufe und übersetzt die zugrunde liegenden Datenmodelle, um den termingerechten Arbeitsfortschritt zu gewährleisten. Obschon die ESO eine europäische Organisation ist, wird das E-ELT in der Atacama-Wüste in Chile errichtet, einem Gebiet, das von Erdbeben heimgesucht werden kann. Einige Instrumente werden in Kältekammern auf 77 Kelvin heruntergekühlt operieren, entsprechend der Temperatur flüssigen Stickstoffs. Darüber hinaus werden Unterkünfte für die Menschen erbaut, die am Projekt arbeiten und für die Forscher, die später das Universum mit dem E-ELT erkunden wollen. Das Teleskop wird zudem in einer eigens zu errichtenden Außenhülle mit 86 Metern Durchmesser und 79 Metern Höhe untergebracht sein.

„Zu behaupten, Genauigkeit sei für die Arbeit der ESO unerlässlich, ist eine gewaltige Untertreibung“, sagt Robert „Buzz“ Kross, Senior Vice President, Manufacturing Industry Group bei Autodesk. „Winzige Änderungen an einem Detail des Projekts können enorme Auswirkungen an anderer Stelle mit sich bringen, und die Software von Autodesk hilft ESO, die Wahrscheinlichkeit ungeahnter Folgewirkungen zu verringern.“

Weitere Informationen: www.eso.org/public/ und www.autodesk.com.

Bild: Digitales Modell des European Extremely Large Telescope, erstellt mit Autodesk Vault. (Credit: European Southern Observatory)