¿Por qué el vidrio del espejo del telescopio se envía en cajas de cartón como trozos rotos al azar de un tamaño constante?

El video MIRROR LAB: Preparing for Casting GMT's Mirror 6 muestra el desempaque de varios cientos de cajas llenas de vidrios rotos de OHARA , empacados en espuma de poliestireno.

Los trozos de vidrio son de un tamaño bastante uniforme de unos 15 cm y de forma compacta; no hay largas astillas ni hojas; todos ellos son muy aproximadamente cuboides.

Esto parece ser deliberado. Podría haberse molido a un tamaño más fino y vertible, o incluso más pequeño para rellenar los rincones y grietas de la red de soporte en la parte inferior del molde, o en láminas o barras mucho más grandes. Pero estas piezas con forma aproximada de bloque se apilan a mano como ladrillos, una a la vez, en el molde.

¿Por qué esto es tan?

captura de pantalla de MIRROR LAB: Preparing for Casting GMT's Mirror 6

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Espero que sea más fácil limpiar trozos que polvos. Esos cacahuetes de espuma de poliestireno me parecen un problema, pero tal vez no haya una interacción estática con el vidrio. El siguiente video muestra la fusión giratoria, el recocido y la eliminación de las piezas del molde: youtube.com/watch?v=c-lBKuHqHk0 Por el reflejo de la luz, parece que la superficie del vidrio dista mucho de ser suave.
@WayfaringStranger oh, no pensé en buscar más videos, gracias *
Es una serie muy interesante. Gracias por mencionarlo. Todavía recuerdo cómo enviaron el espejo del telescopio Hale (200") por ferrocarril, a campo traviesa en un contenedor de metal, y encontraron cicatrices de bala en el contenedor exterior cuando el espejo llegó a California.
Recuerdo una historia de mis padres sobre los lugareños que le arrojaban piedras cuando pasaba, ¡pero no había oído hablar de eso!
@WayfaringStranger Actualicé el número 4 en el bloque de seis imágenes con flechas que apuntan a los pedazos de poliestireno adheridos al vidrio (después de sacarlos de la caja). Parece que la segunda persona usa una pistola de aire para soplar cada pieza frente a un embudo de entrada de aire, pero no lo están haciendo muy a fondo. Con suerte, hay algunos pasos de limpieza posteriores; jabón y agua filtrada y luego enjuague tal vez.
Según el video de seguimiento mencionado anteriormente, el vidrio es de borosilicato Ohara E6, quizás el vidrio óptico más claro del mundo. Quizás estas sean las secciones más claras de cualquier proceso que se use para hacerlo, y derretir trozos de vidrio de tamaño vertible significa que se deben eliminar más burbujas de aire.
@uhoh, espero que un poco de residuo de poliestireno no dañe el espejo. El poliestireno hierve y se despolimeriza a 430 °C, que es mucho más bajo que los 1165 °C utilizados para fundir el vidrio E6. El monómero de estireno (que hierve a 145°C) es un hidrocarburo, y se quema a dióxido de carbono y agua si la temperatura es > 1000°C.
(continuación) OTOH, los residuos de jabón (o detergente) y agua filtrada pueden no ser tan benignos. El agua filtrada contiene iones metálicos, incluidos hierro, calcio y sodio, que pueden afectar las propiedades del vidrio, en particular, su muy baja expansión térmica. El jabón también contiene sodio (o potasio), al igual que muchos detergentes comunes. Creo que E6 es un vidrio bajo en sodio, pero no pude encontrar fácilmente esa información en el sitio de Ohara, puede estar escondida en un PDF. ;) Incluso pequeñas cantidades de estos contaminantes podrían afectar la homogeneidad del vidrio.
@ PM2Ring Creo que será difícil demostrar que el vidrio de borosilicato se verá afectado por el lavado con agua jabonosa que contiene rastros de los que luego se enjuagan por varias razones; 1) ya está lleno de óxidos de sodio y aluminio, unos cuantos átomos de metal más no harán daño, y 2) estos trozos tienen una baja relación superficie/volumen, por lo que no recogerán mucho. Sí, este es un telescopio, pero las propiedades ópticas del vidrio son irrelevantes ya que es un espejo y la superficie está cubierta por una capa de aluminio. Y usan muchos procesos húmedos cada vez que lo vuelven a platear, ¡incluyendo agua jabonosa!
@ PM2Ring Pero siempre pueden usar agua desionizada si lo desea, pero luego la superficie del espejo verá mucha acción química húmeda. Busque "jabón" en esta respuesta , por ejemplo, o busque espuma de jabón aproximadamente 01:14en este video de la limpieza del espejo del telescopio Hale de 200 "después de que el aluminio se elimine químicamente con productos químicos desagradables: youtu.be/lkBgQaJVKjc?t=70
Claro, pero esa limpieza ocurre después de que se ha formado el espejo, por lo que solo afecta la superficie del vidrio, no introduce contaminantes en la mayor parte del vidrio. Y sí, el agua desionizada sería mejor que el agua filtrada. Pero todavía no creo que sea necesaria ninguna limpieza.
@PM2Ring Si observa la cuarta imagen del grupo de seis, puede ver las partículas de espuma de poliestireno más grandes pegadas al vidrio indicadas con dos pequeñas flechas azules. Si ve el video, el técnico es muy perezoso con la pistola de aire, por lo que podría haber partículas de gran tamaño que contienen carbón bastante grandes aún adheridas al vidrio. No sé qué pasa con la espuma de poliestireno en el vidrio fundido. Dado que la actividad de las pistolas de aire es tan poco entusiasta, tengo el presentimiento de que el vidrio se lava con agua jabonosa u otra cargada de surfactante para liberar la espuma de poliestireno y las partículas de cartón del empaque.
Las cualidades ópticas son irrelevantes, pero la homogeneidad es importante para una expansión y contracción uniformes debido a la temperatura. Además, queremos que la superficie sea lo más amorfa y uniforme posible para que pueda recibir un alto pulido y para que el revestimiento de aluminio también sea lo más uniforme posible.
@ PM2Ring sí, si hay contaminantes concentrados en los bordes de estos grandes trozos, entonces durante el derretimiento solo pueden mezclarse o difundirse a través de la masa viscosa por milímetros, "horneando" un componente no homogéneo para la distribución de los diferentes tipos de óxidos . Bien, ahora lo tengo, ¡ gracias!
@WayfaringStranger Acabo de encontrarme con esto, no exactamente con agujeros de bala, pero sí con algunas historias interesantes de la historia de los telescopios: ¿ Quién secuestraría un telescopio espacial?

Respuestas (1)

De hecho, el material utilizado para el espejo es borosilicato E6 fabricado por la corporación Ohara, como lo señaló @notovny. El proceso de fabricación de un espejo de nido de abeja de vidrio de borosilicato se ha mantenido casi sin cambios desde que se fundió el primero, un espejo LBT de 8,4 m, en 1997 ( aquí está el artículo de la fundición ). Citando el artículo:

E6 es una buena combinación con nuestro proceso porque se fabrica en volúmenes apropiados con un buen control de calidad y porque las superficies rotas de los trozos se funden suavemente sin discontinuidades.

Este artículo algo más moderno (2019) profundiza en los detalles:

Una ventaja importante de nuestro proceso es que Ohara entrega el vidrio en forma de bloques de un conjunto de materiales fundidos de una tonelada. Todas las superficies son superficies de fractura prístinas que se funden a la perfección en el molde de panal, sin dejar rastro de los bloques originales.

Y este trabajo de la Universidad de Arizona explica aún más:

...El vidrio de borosilicato E6... se funde en ollas de barro,..., con agitación vigorosa que produce alta homogeneidad y pocas estrías. Se nos suministra en forma de bloques aproximadamente cúbicos con superficies de fractura lisas y no contaminadas y con un peso típico de 4 kg cada uno.

Por lo tanto, el uso de trozos prístinos de borosilicato E6 parece reducir en gran medida la posible contaminación (en comparación con el uso de polvo o trozos no prístinos), parece derretirse bastante suavemente y probablemente sea de un tamaño fácil de transportar. La razón por la que utilizan este material se explica en profundidad en los 3 artículos mencionados.

Sí, esto tiene sentido; el alto volumen/superficie reduce la acumulación de contaminación y esas superficies lisas son más fáciles de lavar, en comparación con las bolsas de partículas de vidrio molido vertibles. ¡Gracias por su respuesta reflexiva y bien documentada!