CCAT-prime telescope holography simulations and surface error analysis

Abstract

El radio-telescopio CCAT-prime (CCAT-p) será construido en el Cerro Chajnantor a 5.600 m.s.n.m en la Región de Antofagasta, Chile. Este telescopio tendrá una configuración CrossedDragone con dos reflectores de 6 m. Esta configuración le otorga un amplio campo de visión con el que podrá iluminar más de 105 detectores. El rango de operación del CCAT-p comprende longitudes de onda desde los 350 µm hasta los 3.100 µm, y en las mejores condiciones climáticas podrá llegar hasta la ventana de 200 µm. Para operar a estas longitudes de onda se necesita que la superficie de los reflectores tenga una alta precisión, por lo que se ha impuesto una meta para el error medio de frente de ondas entre 7 y 10 µm RMS. Los reflectores del telescopio serán construidos mediante un set de paneles que en conjunto conformarán el perfil deseado. Para lograr la precisión requerida, se necesitará implementar un método de medición de errores en la superficie de los reflectores. Se ha escogido con este fin la técnica de holografía de ondas milimétricas. La implementación de técnicas de holografía para el CCAT-p presenta desafíos, debido principalmente a su ubicación, a su configuración óptica y al alto nivel de precisión deseado. Se utilizará una fuente artificial a 300 m del telescopio, lo cual corresponde a su campo cercano , por lo que se necesita estudiar el comportamiento del patrón de radiación a esta distancia. En este trabajo se hacen simulaciones tanto en campo cercano como en campo lejano, bajo distintos escenarios, para así generar datos del comportamiento del telescopio ante estas circunstancias. Por otro lado, ya que el telescopio consta de dos grandes reflectores, el error medido por el sistema de holografía corresponderá a las contribuciones de los errores en la superficie de cada reflector. Para identificar y separar la contribución de cada reflector se propone utilizar los efectos de paralaje sobre la ubicación de los errores producidos al medir en distintas posiciones del plano focal. En este trabajo cada simulación se mide en 4 posiciones distintas del plano focal. Mediante software se generan mapas de error para los distintos escenarios. Con esto se encuentra que los errores en el reflector secundario experimentan un cambio considerablemente mayor en su posición en la apertura, al cambiar la posición de medición en el plano focal, en comparación con los errores en el primario. La holografía del CCAT-p ha sido simulada satisfactoriamente y se ha identificado un comportamiento diferente entre los errores de las superficies de los reflectores.