MICADO Kryostat

Closed 33 days ago

MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR EXTRATERRESTRISCHE PHYSIK
Date published
Closed 65 days ago
Deadline
Closed 33 days ago
Categories
42510000 - Heat-exchange units, air-conditioning and refrigerating equipment, and filtering machinery

Email
kuhwald@mpe.mpg.de
Tel
+49 89-30000-3594
Address
Giessenbachstraße
Garching
85748
Country
Germany

OCID
ocds-0c46vo-0133-216296-2020
Description

Micado (Multi-Adaptive Optics Imaging Camera for Deep Observations) ist eines der ersten Beobachtungsinstrumente für das Extremely Large Telescope (ELT), dem im Bau befindlichen 40 m-Teleskop der Europäischen Südsternwarte (ESO). MICADO wird unter der Gesamtleitung des Max-Planck-Institutes für extraterrestrische Physik (MPE) von einem Konsortium von Partnern aus Deutschland, Frankreich, den Niederlanden, Österreich und Italien zusammen mit der ESO entwickelt. Die kalte Optik, sowie die Mechanismen des kalten Instruments sind in einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Durchflusskryostaten eingebaut.Ziel der Vergabe ist das mechanische Design und die Herstellung des Kryostaten inklusive des Strahlungsschildes, der thermischen Isolationsstruktur und der kalten Hauptstruktur. Der Abschluss dieser Arbeiten muss spätestens zum Q2 2022 erfolgen.
Gegenstand der zu vergebenden Leistung ist das mechanische Design und die Herstellung des Kryostaten inklusive des Strahlungsschildes, der thermischen Isolationsstruktur und der kalten Hauptstruktur.Der Kryostat besteht aus einem ca. 2 m hohen Zylinder mit einem Durchmesser von ebenfalls knapp 2 m. Der zentrale zweiteilig ausgeführte Flansch ist der mittlere Teil des Vakuumbehälters und wird von oben und unten jeweils mit einem flach gewölbten Deckel geschlossen. Der zentrale Flansch liefert die notwendige Steifigkeit für mehrere daran befestigte opto-mechanische Subsysteme. An der Innenkante des zentralen Flansches ist die thermische Isolationsstruktur montiert. Diese verbindet den warmen Vakuumbehälter mit der ca. 80K kalten, hängenden Hauptstruktur. Die Haupstruktur besteht aus 2 optischen Bänken mit einer Verbindungsstruktur, sowie einer Haltestruktur für den obersten kryogenen Mechanismus. Zwischen der warmen Wand des Druckbehälters und der kalten Oberfläche der kryogenen Subsysteme befindet sich ein aktiv gekühltes, zweiteiliges Strahlungsschild. Der Druckbehälter und wenn nötig auch das Strahlungsschild soll aus Edelstahl hergestellt werden. Die kalten mechanischen Strukturen sind als athermale Einheit zu gestalten. Das Design de MICADO-Hauptstruktur basiert auf Al6061 T6 (kryogen getempert). Die Herausforderung der Hauptstruktur liegt in der sehr großen Größe der einzelnen optischen Bänke, die an den Schnittstellen zu den opto-mechanischen Subsystemen extrem hohe Toleranzen aufweisen. Diese sind nur durch präzise zerspanende Fertigung zu erreichen, kombiniert mit im Design vorgesehenen Justiermöglichkeiten.Die Kühlung des Kryostaten wird mit einem kontinuierlichen, regelbaren Fluss von flüssigem Stickstoff realisiert. Vorgesehen sind insgesamt 4 getrennte Kühlkreisläufe, jeweils einer pro optischer Bank, einer für die Ausleseelektronik des Infrarot-Detektors, sowie eine separate Kühlung für den Detektor selbst. Zusätzlich wird das Strahlungsschild aktiv mit flüssigem Stickstoff gekühlt, wenn möglich ausgeführt als Pillow-Plate. Besonders herausfordernd ist hierbei die hohe Temperaturstabilität bei gleichzeitig geringem Temperaturgradienten über die gesamte Hauptstruktur unter wechselnden Wärmelasten.Die technologische Reife des Prozesses der kontinuierlichen Durchfluss-Kühlung mit flüssigem Stickstoff muss mindestens den Technologie-Reifegrad (Technology Readiness Level, TRL) 6 besitzen, welches besagt, dass es ein repräsentatives Modell geben muss, das die Leistungsfähigkeit in einer relevanten Umgebung demonstriert. Das Modell muss deutlich weiterentwickelter sein, als ein Labor-Testaufbau und in einer Umgebung getestet worden sein, die den späteren Einsatzbedingungen entspricht.Die Einsatzbedingungen des MICADO Kryostaten sind:— Umgebungstemperatur: 300 K;— Betriebstemperatur: 80 K (im Kryostaten);— Umgebungsdruck: max. 1,12 bar;— Betriebsdruck: 10-7 mbar (im Kryostaten);— Erdbebenfestigkeit: ± 3,6 g (quasi-statisch, kombiniert in alle Richtungen);— Lebensdauer: 10 Jahre.Die detaillierten Spezifikationen des Leistungsverzeichnisses sind abgeleitet aus den von der europäischen Südsternwarte (ESO) definierten Spezifikationen für das MICADO Instrument und werden integraler Bestandteil des Vertrages. Auch können Designs, welche im Rahmen des MICADO Konsortiums ausgearbeitet wurden, beigestellt bzw. — wo angebracht — Bestandteil des Vertrags werden.Im Rahmen des Vergabeprozesses wird den Unternehmen bis zur Abgabe eines Teilnahmeantrages Zeit eingeräumt nachzuweisen, dass die vorgeschlagene Technologie zur Herstellung des Kryostaten mindestens TRL 6 erfüllt. Eine positive Evaluation des TRL 6 und Kühl-Konzepts durch die MPG und externe Experten ist Voraussetzung für einen Verbleib im Wettbewerb.