Informe de Actividades 2011 y Plan de Trabajo 2012

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1 Espectrógrafo óptico de mediana y baja dispersión para el Observatorio de San Pedro Mártir Fecha: 10/28/11 No. de páginas: 12 Versión: 1 Código: ESOPO-GP-A-IAPT8 Título Informe de Actividades 2011 y Plan de Trabajo 2012 (para la Comisión Asesora de Proyectos de Instrumentación, CAPI) INSTITUTO DE ASTRONOMÍA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

2 Control del documento Preparado por A. Farah Revisado por Juan Echevarria Responsable del Proyecto Rafael Costero Investigador ÍNDICE 1. NOMBRE DEL PROYECTO RESPONSABLES DEL PROYECTO BREVE DESCRIPCIÓN IMPORTANCIA DEL PROYECTO AVANCES EN EL PARTICIPANTES DEL PROYECTO DURANTE EL FINANCIAMIENTO INTERNO EMPLEADO EN EL CALENDARIO DE TRABAJO PROPUESTO PARA EL INFRAESTRUCTURA FINANCIAMIENTO SOLICITADO AL IAUNAM PARA EL PLANEACIÓN GENERAL DIFICULTADES ENCONTRADAS...12 PÁGINA: 2 DE 12

3 1. NOMBRE DEL PROYECTO ESOPO: Espectrógrafo óptico de mediana y baja dispersión para el Observatorio de San Pedro Mártir. 2. RESPONSABLES DEL PROYECTO Juan Echevarria, Responsable del Proyecto Rafael Costero y Leonel Gutiérrez, Investigadores Responsables Alejandro Farah, Gestor del Proyecto A continuación se muestra el organigrama del personal involucrado en el año 2011: Figura 2 Organigrama de ESOPO PÁGINA: 3 DE 12

4 3. BREVE DESCRIPCIÓN En 2002 la Institución encomendó el diseño, construcción y puesta en marcha de un espectrógrafo de mediana resolución espectral para el Observatorio Astronómico Nacional en San Pedro Mártir, denominado ESOPO, acrónimo de: Espectrógrafo óptico de mediana y baja dispersión para el Observatorio Astronómico Nacional. Tras una serie de consultas y discusiones con los usuarios del Observatorio Astronómico Nacional y árbitros externos, fue generada una primera lista de Requerimientos de Alto Nivel para ESOPO. Estos primeros requerimientos fueron ampliamente discutidos por el Comité Científico Asesor (véase ESOPO-CI-A-REAN1 1 ). Con base en ellos, se hizo el diseño del instrumento, el cual fue revisado por aquel comité y por el Comité Asesor Técnico. La Figura 1 muestra el concepto básico para la distribución del intervalo espectral requerido, dividido en los dos brazos del instrumento mediante un dicroico. El cubrimiento espectral en el que cada brazo debe estar optimizado por sí mismo (parte alta de la Figura 1). El diseño óptico se hizo utilizando SOFTWARE especializado, así como bases de datos con características detalladas de los vidrios ópticos comerciales. Posteriormente el diseño se ha ido adecuando a las características ópticas reales de los vidrios ópticos adquiridos (melt data). Figura 1 Distribución espectral para ESOPO. 1 PÁGINA: 4 DE 12

5 4. IMPORTANCIA DEL PROYECTO El OAN dispone actualmente, de dos espectrógrafos, uno de alta (Reosc) y otro de baja dispersión (Boller & Chivens (B&Ch) en préstamo por parte del Observatorio de Brera). Nuestra comunidad se ha propuesto desde tiempo atrás la adquisición o fabricación de un espectrógrafo de características tales que sea capaz de superar al segundo de estos espectrógrafos. El diseño resultante compara favorablemente con el B&Ch en eficiencia, estabilidad, cobertura y resolución espectral. El detalle de los casos científicos puede verse en el documento: ESOPO-CI-A-OC1 1. La importancia este espectrógrafo para el Instituto radica en su capacidad de aprovechar al máximo el potencial del telescopio de 2.1 m, y en la conveniencia de no depender de equipo prestado. Además de la obvia ventaja de contar con un espectrógrafo más versátil y poderoso que el B&Ch. Una característica de ESOPO es que se busca alta repetibilidad de pocas configuraciones posibles, con objeto de poder contar con datos astronómicos, prerreducidos en línea, con calidad suficiente para satisfacer los requerimientos de la mayoría de los proyectos de investigación que ahora hacen uso del B&Ch. 5. AVANCES EN EL 2011 A continuación se hace el resumen de las actividades y resultados más importantes del proyecto ESOPO. Las minutas generadas a lo largo del año 2011 se encuentran en: : Óptica: - Se terminó el pulido y redondeado de todas las lentes del Brazo Azul ( ). - Se recubrieron todas las lentes que así lo requerían ( ). Durante ese proceso, dos de las lentes más difíciles de fabricar se rompieron en la empresa Z, C & R (Torrance, California), misma con la que ya habíamos trabajado en múltiples ocasiones. Estamos en negociación con la empresa para lograr un acuerdo a través del cual nos repongan parte del costo, a través del recubrimiento gratuito de las lentes del brazo rojo y de los dos repuestos del azul. - Contamos con la cotización de los tejos ($ euros) para reponer las lentes rotas y estamos en busca de esos recursos. También ya contamos con la cotización por parte del INAOE para la manufactura de las lentes, la cual se resume a continuación (incluye los tejos): Primera cotizacion $231, pesos por lente con tiempo estimado de fabricacion de 8 meses por lente (incluye la manufactura de las contras de prueba). Segunda cotizacion $193, pesos por lente con tiempo estimado de fabricacion de 4.5 meses por lente (sin contras). PÁGINA: 5 DE 12

6 - Se terminará la manufactura (pulido y redondeo) de todas las lentes del brazo rojo, en diciembre de Se cuenta ya con la cotización del recubrimiento de las mismas. Este costo lo estamos manejando como costo de recuperación de las lentes rotas por Z, C & R. Sin embargo, NO ES UN HECHO QUE SUCEDA. Gestión: - Como parte de la búsqueda de recursos económicos, a través de Alejandro Farah, se solicitó apoyo económico a través de un proyecto a CONACYT para la compra de vidrio óptico, con el objetivo de probar el sistema a desarrollar en el proyecto, consistente en la evaluación de poros y rayones de superficies ópticas. Este dinero, de ser aprobado el proyecto, se podría destinar a la compra de los dos tejos faltantes para el brazo azul. - El detalle de la gestión del proyecto se puede consultar en el sitio web del mismo y en la wikipam con las minutas: o o Mecánica: - Durante las vacaciones de Semana Santa (abril-2011), el material para la manufactura del espectrógrafo ESOPO (aproximadamente 400 kg con un costo aproximado de 120, pesos) fue robado del Taller Mecánico del IA en Ensenada, donde se encontraba almacenado desde el año Se cotizó y compró el material robado referente al brazo azul (Minuta ). - Se terminó el diseño de la Zona de Adquisición del espectrógrafo y entregó los planos al Taller Mecánico de Ensenada (Minuta ). Actualmente María Pedrayes está fuera del IA, con permiso, durante lo que resta de 2011 y Se integró satisfactoriamente el Colimador Azul en su celda, para lo cual se hicieron ajustes mecánicos y se colocaron unas lainas. - Se realizaron pruebas de integración y operación del mecanismo de rendija, las cuales muestran que el sistema opera bajo especificaciones. - Se diseñó, fabricó y verificó la interfaz de ajuste para el detector azul, que permite su enfoque fino y correcta alineación. - Se terminó el diseño y la elaboración de los planos de manufactura de la cámara roja. - Mientras el material perdido se recupera, se avanzó en la escritura de programas para manufactura CNC de diversos componentes. Electrónica, Software y control: - La electrónica, software y control para el espectrógrafo están siendo desarrollados y han avanzado durante el Los demás subsistemas se muestran en la siguiente referencia: #pagefiles (ARHIVO: diseno-control_avance_2011.pdf) - El sistema que ya está operacional, incluso instalado en el OAN, es el CCD Azul (préstamo temporal). PÁGINA: 6 DE 12

7 6. PARTICIPANTES DEL PROYECTO DURANTE EL 2011 Nombre del participante: % de tiempo invertido en 2011 Actividad Principal Alejandro Farah Simón 40 Gestión y organización. Elaboración de documentos para los proyectos que financian a ESOPO (CONACYT, DGAPA e IAUNAM). Diseño optomecánico. Pruebas de laboratorio. Carlos Tejada de Vargas 70 Especificaciones para el cementado de las lentes. Diseño de herramientas para cementado. Elaboración del documento para el procedimiento del cementado. Revisión del presupuesto de errores del espectrógrafo. Pruebas e integración óptica. Enrique Colorado Ortiz 25 Desarrollo de los programas e interfaz de usuario para los detectores (CCDs y cámara de campo) y su caracterización. Interacción con los diseñadores mecánicos para interfaz electro-mecánica. Esteban Luna Aguilar 10 Diseño Óptico de la Zona de Adquisición. Revisión conceptual para las lámparas de calibración del espectrógrafo. Fernando Macedo Garfias 35 Cotización y compras de componentes ópticas. Participación en cementados ópticos. Aceptación y pruebas de componentes ópticas por separado (en el INAOE y en CU). Pruebas en laboratorio de óptica. Fernando Quirós Parra 25 Responsable del control electrónico. Implementar el control electrónico. Realizar pruebas de caracterización. Francisco José Cobos NA NA Dueñas Francisco Murillo 15 Participación y colaboración en la planeación para la integración de ESOPO. Gerardo Sierra Díaz 75 Responsable del Diseño Mecánico y de la Ingeniería de sistemas. Elaborar requerimientos y elaboración de planos de manufactura y su seguimiento en el taller mecánica de precisión del divisor de haz y del sistema rejillas. Pruebas de laboratorio. Colaboración en la logística y papeleo administrativo de las lentes para su recubrimiento de las películas antireflejantes. Jesus J. González 10 Seguimiento de la manufactura óptica. Verificación de los presupuestos de error del instrumento. Colaboración en las compras, pruebas e integración óptica. PÁGINA: 7 DE 12

8 Juan Manuel Echevarría Román 40 Ser el Responsable General del Proyecto. He trabajado muy de cerca con el equipo de óptica y mecánica. Estoy a cargo del ejercicio presupuestal junto con Alejandro Farah y Raúl Michel. Juan Manuel Núñez 25 Responsable de la integración óptica del instrumento en Ensenada. Pruebas y caracterización de la óptica. Elaboración de documentos y reportes varios del proyecto. Leonel Gutiérrez 35 Investigador principal y responsable de la integración y pruebas del instrumento. Actividades varias de seguimiento de diseño de los componentes del proyecto. Elaboración de documentos y reportes varios del proyecto. María Herlinda Pedrayes López 60 Seguimiento de la manufactura y pruebas de los subsistemas: mesa para el movimiento de la rendijamascarilla, mesa de alineación de los detectores, primer barril de las lentes de colimación y la substitución de la ventana del crióstato brazo azul. Oscar Chapa 35 Fabricación de componentes óptics. Metrología de lentes del espectrógrafo. Aceptación de componentes ópticos. Rafael Costero Gracia 15 Investigador Principal. Determinación de las metas científicas que justifican la construcción del espectrógrafo. Verificación de los requerimientos de alto nivel, así como en los diseños conceptual y preliminar del instrumento. 7. FINANCIAMIENTO INTERNO EMPLEADO EN EL 2011 La cantidad solicitada y asignada fue de $381, pesos ( pesos/dólar) para cubrir todos los gastos menores (mecánica, electrónica, varios, imprevistos) y los recubrimientos ópticos. Esa cantidad fue ejercida en los rubros mencionados (véase Reporte a la CAPI de ), a excepción del costo de la quinta rejilla del brazo azul. Ésta última se está adquiriendo a través de un proyecto de DGAPA (USD 6,286.35). PÁGINA: 8 DE 12

9 8. CALENDARIO DE TRABAJO PROPUESTO PARA EL 2012 Nombre del participante: % de tiempo a invertir en 2012 Actividades a desarrollar en 2012 Alejandro Farah Simón 40 Gestión. Revisión y desarrollo de documentación del diseño, pruebas y manuales. Pruebas de laboratorio y metrología de las lentes. Aceptación del instrumento por el proyecto. Carlos Tejada de Vargas 70 Ingeniería de Sistemas. Revisión de documentación y diseño general. Verificación de recubrimientos ópticos. Cementado y pruebas de calidad de las lentes terminadas de ESOPO. Ensamble optomecánico en laboratorio y en la estructura de ESOPO. Enrique Colorado Ortiz 25 Terminar los programas de adquisición de datos y de control del espectrografo. Seguimiento de la compra del CCD rojo. Colaborar en el diseño electrónico del instrumento. Esteban Luna Aguilar 5 Integración al instrumento de la Zona de Calibración y Guiado del Espectrógrafo en colaboración. Fernando Garfias Macedo 15 Participación en cementados ópticos. Aceptación en fábrica, pruebas de componentes ópticas por separado del brazo rojo. Montaje, pruebas y caracterización del sistema óptico. Pruebas en laboratorio de óptica. Fernando Quirós Parra 25 Responsable del control electrónico. Concluir e instalar los sistemas de control electronico de la rendija y de la máscara en el instrumento. Realizar pruebas de caracterización de todos los subsistemas electrónicos del instrumento. Francisco José Cobos NA NA Dueñas Francisco Murillo 15 Realizar diseño y fabricación electrónicas para la puesta en marcha de ESOPO. Gerardo Sierra Díaz 75 Diseñar las piezas faltantes de la estructura del espectrógrafo y ensamblarlas cuando estén construidas. Realizar las compras de las componentes especiales del Subsistema de Rejillas del brazo rojo, dar seguimiento a la manufactura de las piezas que ya están diseñadas, ensamblar el subsistema e integrarlo a la estructura. Participar en la integración del espectrógrafo, así como las pruebas en laboratorio y en el telescopio. PÁGINA: 9 DE 12

10 Jesús J. González 10 Actualización prescripción y modelaje óptico. Modelaje de prestaciones. Verificación de la integración. Planeación y desarrollo de tratamiento de imágenes. Juan Manuel Echevarría 40 Dar seguimiento a todo lo referente del proyecto científico. Fungir como responsable administrativo del proyecto. Vincular las actividades científicas y técnicas. Organización de reuniones científicas. Colaboración en la integración de ESOPO así como en pruebas de desempeño. Juan Manuel Núñez 25 Pruebas e integración óptica. Análisis de resultados referentes al desempeño del instrumento. Leonel Gutiérrez 35 Tareas científicas generales durante el desarrollo del instrumento. Pruebas e integración. Oscar Chapa 15 Continuar con las pruebas ópticas interferométricas, dimensionales y de cosmético a las lente del brazo rojo y del brazo azul que lo requieran. Supervisar el proceso de redondeo de las lentes. Participar en el proceso de fabricación de las lentes que aún se tengan que fabricar en el taller de óptica del IA UNAM. Rafael Costero 10 Investigador Principal. Determinación de las metas científicas que justifican la construcción del espectrógrafo. Verificación de los requerimientos de alto nivel, así como en los diseños conceptual y preliminar del instrumento. 9. INFRAESTRUCTURA Estimación de tiempo del personal del Taller Mecánico: Taller Mecánico en Ensenada: 1.- Fabricación con el centro de maquinado (CNC): El tiempo de utilización del Centro de Maquinado para la fabricación de componentes mecánicos de ESOPO dependerá del Jefe del Taller Mecánico. Esto en función de la elección del proceso de manufactura que él considere más conveniente. Los planos de la cámara azul fueron entregados al taller a mediados de 2010; falta por terminar aproximadamente el 40%. Del brazo rojo faltan por fabricar todos los subsistemas (35% diseñado) y la cámara (planos terminados). 2.- Estimación de tiempos de fabricación y metrología de componentes mecánicos: (4 meses de 20 días x 4 horas diarias) = 320 horas por persona PÁGINA: 10 DE 12

11 Personas que se necesitan: 3 Los señores Benjamín García, Benjamín Martínez y Gerardo Guisa, mecánicos del taller en Ensenada, han manifestado su interés en participar en el proyecto. Sin embargo, la asignación de tiempos de manufactura la deberá hacer el Jefe del Taller en función de la capacidad de las máquinas con las que cuenta. Estimación de tiempo del personal del taller óptico: Debido a la ruptura de dos de las lentes del proyecto, solicitamos a la CAPI que se evalúe la posibilidad de manufacturar estas componentes en nuestro taller. La relevancia de este trabajo es vital para el proyecto debido a los costos, tiempos de entrega y sobre todo la experiencia adquirida por la gente que trabaja en el taller. Estimación de tiempo del uso de los laboratorios: Laboratorios de óptica, electrónica y ensamble: Para poder verificar la calidad de los diferentes componentes ópticos y mecánicos ya fabricados, es necesario el uso de los laboratorios con los que cuenta el IAUNAM en Ensenada. Estimamos en 15% del tiempo total de esos laboratorios, durante En el caso específico del Laboratorio de Ensamble de Ensenada se utilizará el 100% del tiempo del mismo durante todo Respecto a los laboratorios de óptica en CU, será necesario su uso para la metrología de aceptación de las lentes del brazo rojo y las dos del brazo azul, en reposición. Estimamos en 10% el uso de dichas instalaciones, distribuido a lo largo del primer semestre de FINANCIAMIENTO SOLICITADO AL IAUNAM PARA EL El costo de los tejos para reponer las dos lentes del brazo azul rotas ( euros). Como ya se mencionó, se está tratando de conseguir este dinero a través de un proyecto CONACYT y otras posibles fuentes. Sin embargo, debido a la prioridad del proyecto, consideramos que el IA debe ejercer este gasto para agilizar su manufactura. - En caso de no contar con los recursos humanos y de infraestructura requeridos, solicitamos al IA-UNAM el financiamiento para la manufactura externa de los componentes ópticos y mecánicos faltantes. El costo de la manufactura óptica es $193, MN y de la mecánica es $38, USD (cotizado por CIDESI). PÁGINA: 11 DE 12

12 11. PLANEACIÓN GENERAL 2012 Dadas las circunstancias actuales del proyecto, su planeación tiene varias posibilidades que dependen de las soluciones a las que se llegue para la reposición de material y de manufactura. De manera general, la planeación consiste básicamente en tres rubros: 1. SEGUIMIENTO. - Seguimiento de manufactura del brazo azul. En particular la manufactura, verificación e integración de las dos lentes rotas. - Seguimiento de la manufactura de los componentes mecánicos en el Taller Mecánico de Ensenada o, en su defecto, en algún otro taller. 2. INTEGRACIÓN EN LABORATORIO. - Con los componentes mínimos indispensables con los que cuente el instrumento se integrará el instrumento en cualquiera de sus posibles modos de operación, incluidos los híbridos que las circunstancias permitan. Por ejemplo, la óptica roja en el brazo azul, actualmente en evaluación. 3. INSTALACIÓN EN EL TELESCOPIO. - En el segundo semestre de 2012 se solicitará tiempo del telescopio de 2m del OAN, con el objetivo de trasladar el espectrógrafo en la modalidad que resulte, para hacer las primeras pruebas de verificación. 12. DIFICULTADES ENCONTRADAS - Conseguir y ejercer el presupuesto, en forma y tiempo, ha sido una dificultad para el proyecto. Esto es debido a que el proyecto ESOPO es financiado mayoritariamente por dinero proveniente de fuera del IAUNAM y a que cada una de las instituciones financiadoras tiene reglas distintas y sus propias reglas de ejercicio económico. Esta es también una limitante para la manufactura externa de componentes de toda índole. - La ruptura de 2 de las lentes del instrumento anteriormente descritas. - La falta de fechas de entrega por el Taller Mecánico de Ensenada así como la baja cantidad de horas que le dedican al proyecto. PÁGINA: 12 DE 12