Lagerteknik från SKF nyckelfaktor i nästa generations radioteleskop

Högprecisionslager från SKF är viktiga för framgången i ett projekt som ska sammanföra hundratals radioteleskop till det största och mest ambitiösa astronomiska instrumentet någonsin. För att producera nyckelkomponenterna har mtex antenna technology, ett litet företag baserat i Tyskland, valts ut som leverantör. Genom högprecisionslager med låg friktion och noggrannhet säkerställer SKF att nästa generationens radioteleskop kan följa himlakroppar med en vinkelnoggrannhet på tre bågsekunder, vilket motsvarar att träffa ett meterbrett mål från 69 kilometers avstånd.

Virtuellt teleskop täcker en hel kontinent

Mtex växte fram ur ett konsultföretag grundat av Dr. Karl-Heinz Stenver som arbetade i över 40 år med antenndesign för världens största radioteleskop. Under ledning av sonen Lutz Stenvers erbjuder mtex idag en komplett lösning för design, tillverkning och installation av avancerade radioantenner. Företaget säkrade kontraktet för att bygga antenner till nästa generations Very Large Array (ngVLA), ett system som ska ge oss en djupare förståelse av universum än tidigare.

Teleskop-projektet är en del av ett program från National Radio Astronomy Observatory (NRAO), och kommer att ersätta det 40 år gamla Very Large Array i New Mexico. Systemet består av 244 antenner i en spiralformation, kompletterat med ytterligare 30 paraboler över sydvästra USA, Hawaii och Puerto Rico. Tillsammans utgör de ett virtuellt teleskop med spridning som täcker en hel kontinent. Teknik från SKF gör det möjligt för dessa teleskop att möta NRAOs krav på hållbarhet och precision i utmanande miljöer.

Kräver extremt stabil stödstruktur

Under de två år SKF och mtex arbetat tillsammans har en lagerlösning utformats som kan uppfylla teleskopets krav på hög lastkapacitet, låg friktion och extrem precision.

– Grunden för lösningen är sfäriska rullager i SKF Explorer-klass. Varje lager har en ytterdiameter på 720 millimeter och väger 290 kg. Det här är en typ av lager som vanligtvis används i stora pappersbruk eller gruvutrustning, förklarar Juergen Blum, manager sales quality and process på SKF.

SKF Explorer sfäriska rullager är en typ av sfäriskt rullager som utvecklats för att ge högre prestanda och längre livslängd än traditionella lager.

Radioteleskopets reflektoryta kräver en extremt stabil stödstruktur, där över 700 stålrör bildar ett noggrant sammansatt nätverk, förbundet genom kulleder med hög precision. Kulleden gör det möjligt att hålla strukturen stabil med en noggrannhet på bråkdelar av en millimeter, även under tuffa väderförhållanden. De två höjdlager som ska rotera teleskopet mellan 12 och 90 grader, levererade av SKF, har satts som ny standard för teleskopets rörelse och precision. 

SKF en central del av projektet

Ingenjörer från SKF har genomfört omfattande simuleringar och utvecklat ett smörjsystem som optimerar lagrens prestanda, minimerar stick-slip-effekter, reducerar friktion och motverkar driftslitage.

Sommaren 2024 var SKF på plats i Spanien för att installera och justera lagren på prototypen. Därefter monteras konstruktionen ner och skickas till New Mexico för slutmontering inför den första observationen i början av 2025. Efter en testperiod på 18 månader kan storskalig produktion av antenner påbörjas, med SKF som en central del av projektet.

Teleskopets noggrannhet kräver specifikationer som är en teknisk utmaning att uppnå. – Specifikationen kräver en vinkelnoggrannhet på tre bågsekunder, förklarar Lutz Stenvers och fortsätter:

– Att uppnå en sån noggrannhet kräver sofistikerade sensorer och styrprogramvara samt extremt exakta mekaniska komponenter. 

Om allt går som planerat börjar NRAO en storskalig produktion av antenner för ngVLA-projektet 2027, en byggprocess som väntas ta ett decennium. För Stenvers är det en känslosam period då prototypen döps till Dr. Karl-Heinz Stenvers Telescope till minne av hans far, som lade grunden till mtex framgångar.

Läs mer om hur SKF får världen att snurra