레이저 간섭계 우주 안테나(LISA) 프로젝트에 적용된 헥사포드 얼라인먼트 시스템

<그림1> 루이지애나주 LIGO 전경

레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)는 중력파를 감지하기 위해 3000km 떨어진 워싱턴과 루이지애나에 설치되어 있으며 4km 간격의 거울을 사용하여 매우 미세한 변화를 감지한다. 2002년 실험을 시작한 라이고는 마침내 2016년에 최초의 중력파를 검출 하여, 아인슈타인이 1916년 일반 상대성 이론에서 예측한 중력파의 존재를 확인했다. 중력파를 더 잘 연구하려면 지구에서 구축할수 있는 것보다 더 큰 기준선을 가진 간섭계가 필요하다.

<그림2> LISA
 

LISA는 지구가 태양을 공전하는 우주 경로를 따라가는 세 대의 우주선이다. LISA는 각 우주선이 250만km만큼 떨어져 정확하게 정삼각형 구조를 만들고 레이저 빔을 교환하여 통신한다. LISA의 임무는 빛의 속도로 이동하는 시공간의 왜곡인 중력파를 직접 관측하는 것이다. 중력파는 일반적으로 쌍성계와 블랙홀과 같은 큰천체가 서로 충돌하거나 붕괴할 때 발생한다. LISA는 2035년에 구축을 마무리하여 아리안 6호를 타고 발사될 예정이다. 앞으로 우주의 기원을 이해하고 일반적인 빛으로는 보이지 않는 현상을 연구할 수 있게 된다.

<그림3> H-824.G2 헥사포드 6축 포지셔닝 얼라인먼트 시스템은 관절 로봇 암 끝에 거꾸로 장착된다. 이 어셈블리는 간섭계에 필요한 수많은 광 부품을 얼라인하고 장착하는 데 사용된다. 조립 후 완성된 광학 보드는 미션의 일환으로 우주로 발사된다. (Image: UKATC)

우주 중력파 감지 및 연구를 위한 Laser Interferometer Space Antenna (LISA) 프로젝트

LISA 프로젝트에 참여한 여러 그룹에서 간섭계용 광학 부품의 정밀 얼라인먼트를 위해 PI 헥사포드와 피에조 액추에이터를 사용 했다. PI 헥사포드 포지셔닝 시스템은 6축 모션과 사용자가 프로 그래밍할 수 있는 피벗 포인트를 제공하여 광 및 광섬유의 고정밀 얼라인먼트 작업에 적합하다. 서브 마이크로미터 정밀도와 복잡한 조정 기능을 통해 우수한 이미지 품질과 레이저 정밀도를 위한 광 컴포넌트의 최적 정렬을 보장한다. 제임스 웹 우주 망원경의 미러 얼라인먼트 및 LISA 패스파인더 미션에도 헥사포드가 사용되었다.

피에조 액추에이터는 사실상 무제한의 분해능과 빠른 응답성으로 LIGO, Virgo 및 지구상의 유사한 중력파 검출 간섭 계를 안정화하는 데에도 사용된다. 또한 광 필터 튜닝, 레이저 안정화, 드리프트를 유발하는 온도 보상, 능동 진동 감쇠 등에 이상적이다.

<그림4> PI 피에조 액추에이터는 서브나노미터 분해능을 제공하여 높은 위치 정밀도가 요구되는 애플리케이션에 이상적이다. (Image: UKATC)

자료제공: 피아이코리아(www.pikorea.co.kr)