Con lo sguardo rivolto alle origini dell’universo

Panoramica

Da dove ha origine il nostro universo? Sin dall’inizio dei tempi, astronomi e fisici come Galileo, Copernico e Einstein hanno dedicato la loro intera esistenza nel trovare una risposta a questa eterna domanda. Persino oggi, lo studio delle origini dell’universo è una fra le questioni più dibattute. Per guidare l’umanità verso una risposta a questo avvincente quesito, il team del Giant Magellan Telescope sta realizzando un telescopio alto circa 60 metri che aiuterà i ricercatori a scoprire ciò che da sempre assilla e affascina scienziati e appassionati di fantascienza: siamo soli nello spazio? Come si sono formate le prime galassie? Qual è il destino dell’universo? Il GMT ha le carte in regola per rispondere a molte domande grazie alla sua capacità di catturare più luce di altri telescopi e alla sua risoluzione straordinariamente elevata (la più alta mai raggiunta da un telescopio). Il progetto è finanziato da Astronomy Australia Limited, Carnegie Observatories, Università di Harvard e altri importanti istituti universitari e di ricerca del mondo. In virtù della natura estremamente complessa della struttura, della disposizione degli specchi e dei movimenti che si verificheranno durante il funzionamento del telescopio, il team di ingegneri della Giant Magellan Telescope Organization ha utilizzato lo strumento di simulazione MSC Apex di MSC Software per semplificare e velocizzare il processo di progettazione e simulazione.

La sfida

Il GMT sarà installato presso l’Osservatorio di Las Campanas, situato in cima a una montagna del Cile. Questa regione remota è caratterizzata da un clima molto secco e la notte riserva uno dei cieli più scuri della Terra. Il buio pressoché assoluto e l’altitudine fanno di questo osservatorio il luogo perfetto dal quale ammirare e studiare l’universo. Malgrado l’eccellente punto d’osservazione offerto dalla posizione della struttura sulla cima di una montagna, i frequenti e significativi terremoti che si verificano in Cile hanno rappresentato una sfida per gli ingegneri che lavorano al telescopio. L’edificio di 22 piani che ospiterà il GMT deve poter resistere a terremoti che possono superare una magnitudo di 8 gradi sulla scala Richter, perciò è fondamentale effettuare una verifica strutturale precisa e accurata.
Inoltre, occorre considerare anche la forza dei venti che soffiano ad alta velocità, data l’altitudine cui è posta la struttura.
Oltre alle questioni di natura ambientale, la progettazione del telescopio stesso rende notevolmente più complessi i processi di design e verifica. Il GMT sarà costituito da specchi dinamici e mobili di diverse dimensioni. Lo specchio primario avrà un diametro di 25 metri, mentre gli altri specchi copriranno una superficie di circa 370 metri quadri. La struttura avrà inoltre una forma a cupola, perciò i forti venti agiranno direttamente sugli specchi primari e secondari. In tali condizioni, la struttura dovrà rimanere stabile per garantire l’accuratezza del sistema ottico indipendentemente dal vento o dalla temperatura.

Soluzione/Validazione

Al gruppo di ingegneri che si occupa della progettazione e dello sviluppo del GMT occorreva uno strumento per l’analisi agli elementi finiti al tempo stesso robusto e potente, per affrontare i problemi di carico generati da terremoti e altri pericoli ambientali, ma anche facile da imparare e utilizzare, così da garantirne una rapida implementazione.
I componenti dinamici di MSC Apex per la progettazione, in particolare la sua utility di importazione e le funzioni relative alla creazione di mesh, sono stati fondamentali per il design e l’analisi del GMT. Il software ha contribuito all’identificazione di specifici problemi legati alla dinamica del vento durante la fase di progettazione, permettendo agli sviluppatori di risparmiare tempo e aumentare la produttività.

Riferimenti

Case Study MSC: Giant Magellan Telescope
Images courtesy of Giant Magellan Telescope & MSC Software

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