Bolsa de PD em Engenharia Opto-Mecânica

Post-doctoral fellowship in Opto-Mechanical Engineering

• Resumo Summary

  Este é um projeto para um pós-doc que trabalhará ativamente no projeto do sistema de posicionamento por fibras MANIFEST e/ou para o GMACS, GCLEF e/ou GMTIFS, instrumentos do observatório do Giant Magellan Telescope. Dado que estes são instrumentos inéditos em seus tamanhos e capacidades, é esperado que este trabalho será publicável nos melhores jornais internacionais de instrumentação. Ao pós-doc pode também ser requerido que trabalhe em projetos paralelos menores desenvolvidos no laboratório do IAG.
  
  Informação fundamental sobre a oportunidade: Em 2014, os Institutos do Estado de São Paulo juntaram-se ao Consórcio Internacional do Telescópio Gigante Magalhães tendo a FAPESP, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, como membro fundador, com um investimento de US$ 40 milhões. Desde então, o GMT Brazil Office tem investigado diferentes formas de colaborar com a construção do Telescópio e seus instrumentos, sendo uma delas o projeto opto-mecânico da próxima geração de instrumentos com grande potencial para pesquisa, dadas as características inovadoras requeridas pelo GMT.
  
  Resumo da posição: Sob supervisão limitada, o engenheiro opto-mecânico júnior vai ser reportar aos pesquisadores principais (PIs) do GMT Brazil Office. O candidato selecionado trabalhará com engenheiros seniores (mecânico, óptico e eletrônico) e cientistas no Brasil e no exterior, no desenvolvimento de instrumentação para o GMT, a fim de possibilitar o uso do telescópio para a aquisição das imagens de fontes astronômicas da mais alta qualidade. Apesar de não ser requerida grande experiência em óptica astronômica ou em opto-mecânica, um real interesse em adquirir tais habilidades dentro do ambiente de trabalho é essencial. O candidato escolhido deverá atualizar seus conhecimentos para incluir conhecimento em óptica fundamental e complementar suas habilidades em engenharia mecânica padrão; ou para estender suas habilidades existentes em óptica ou física óptica a fim de incluir a prática de projeto mecânico.
  
  O projeto primário aqui descrito refere-se ao instrumento MANIFEST, mas ao candidato também poderá ser solicitado trabalhar em outros instrumentos do GMT que se conectam com o MANIFEST, incluindo o espectrógrafo GMACS e o espectrógrafo G-CLEF. O espectrógrafo GMACS, Espectrógrafo Cosmológico e Astronômico Multi-Objeto, instrumento que entregará espectroscopia de resolução moderada (R=1500 - 5000) sobre grande campo de visão desde o UV próximo até regiões de IR próximo do espectro, está em uma fase inicial de projeto, enquanto o G-CLEF, o Espectrógrafo Echelle no visível, está na fase de Revisão de Projeto.
  
  O instrumento MANIFEST está agora entrando na Fase de Estudo de Projeto de Interface, na qual os requisitos científicos para o instrumento são transformados em requisitos técnicos e os primeiros projetos para o instrumento são desenvolvidos. O instrumento MANIFEST usa robôs de posicionamento paralelos "Starbugs", a fim de posicionar precisamente várias centenas de unidades de fibras ópticas sobre uma superfície de vidro no plano focal do GMT. As fibras conectam-se a fendas na entrada dos espectrógrafos limitados por seeing.
  
  A primeira tarefa do candidato selecionado será trabalhar com um time internacional a fim de tornar bem-sucedida a Revisão de Interface do MANIFEST num período de 18 meses. Um ou mais projetos conceituais opto-mecânicos para o instrumento terão de ser feitos e estes deverão ser consistentes com o projeto do GMT. As tarefas específicas serão auxiliar os projetos opto-mecânicos para o instrumento e trabalhar em proximidade com o time de Engenharia de Sistemas para preparar todos os documentos necessários inicialmente para a Revisão de Interface e as fases subsequentes do desenvolvimento do instrumento no futuro. Haverá provavelmente vários esforços de prototipagem requeridos para subsistemas-chaves do instrumento MANIFEST. Isto inclui o mecanismo de conexão para os robôs Starbug sobre a superfície de campo do instrumento, o desenvolvimento de micro-óptica para os robôs Starbug e o desenvolvimento de sistemas de conectores por fibra.
  
  O projeto de tal instrumento é inédito e espera-se que este trabalho seja publicado, em um ou mais manuscritos, no SPIE Conference Proceedings, que é uma das mais importantes publicações para instrumentação astronômica.
  
  Um outro projeto descrito aqui refere-se ao GMTIFS, o Espectrógrafo de Campo Integral do Giant Magellan Telescope. GMTIFS é um imageador em infravermelho próximo e espectrógrafo de campo integral. Usa um sistema de fatiamento de imagens por micro-espelhos para reformatar o plano focal sobre o detector. Escalas spaxel de 8 a 50 mas são fornecidas e todas alimentam um espectrógrafo de R=5000 que pode cobrir qualquer uma das bandas J, H, ou K numa configuração única. O instrumento também tem um canal de imageamento que cobrirá o campo de tomografia laser AO (LTAO) com amostragem crítica da PSF na banda J. Ao bolsista também pode ser solicitado ajudar com aspectos deste instrumento.
  
  Deveres essenciais:
  - Trabalhar em colaboração estreita com um pequeno time de engenheiros e cientistas para realizar tarefas de design conforme definidas pelo projeto;
  - Ganhar familiaridade com conceitos de projeto opto-mecânico incluindo técnicas de engenharia de ultra-precisão;
  - Participar no desenvolvimento de conceitos de instrumentação em nível avançado;
  - Desenvolver e executar experimentos de prototipagem no laboratório;
  - Disponibilidade para viagens, ocasionalmente, a fim de consultar e se reportar a colaboradores internacionais.
  
  Conhecimentos e habilidades essenciais:
  - PhD em Engenharia Mecânica, Engenharia Óptica, Física ou campo relacionado, mas com relativa experiência;
  - Boas habilidades escritas e orais;
  - Habilidades de comunicação e computação (inglês próximo a fluente);
  - Disponibilidade para trabalhar num pequeno grupo, em ambiente de trabalho sob alta pressão;
  - Familiaridade com CAD mecânico (SolidWorks ou software equivalente) é desejável;
  - Experiência com componentes ópticos de laboratório (sistemas ópticos, fibras ópticas, CCDs) e análise de dados experimentais (por exemplo, por meio de instruções do Matlab) é desejável.

  This is a project for a PD who will be actively working on the design for the MANIFEST fibre positioning system and/or for GMACS, GCLEF and/or GMTIFS, facility/instruments of the Giant Magellan telescope. Given that these are novel systems in their sizes and capabilities, it is expected that this work will be publishable in the best international instrumentation journals. The PD may also be asked to work in smaller parallel projects developed in the IAG lab.
  
  Background information about the opportunity: In 2014, the Institutes of the State of São Paulo joined the International Consortium of the "Giant Magellan Telescope" having FAPESP as the founder member, with an investment of US$ 40 million. Since then, the GMT Brazil Office has been investigating different ways to collaborate for the construction of the Telescope and the instruments and one of them is opto-mechanical design of the next generation instruments with great potential for research given the innovative features required by GMT.
  
  Summary of position: Under limited supervision, the junior optomechanical engineer/scientist will report to the Brazil-GMT Office Principal Investigators (PIs). The successful candidate will work with senior engineers (mechanical, optical and electronic) and scientists both in Brazil and abroad to develop instrumentation for the GMT to support the use of the telescope for the acquisition of the highest quality data from astronomical sources. Although no previous in-depth experience of astronomical optics or opto-mechanics is required, a keen interest in acquiring such skills within the working environment is essential. The successful candidate will be required to upgrade his/her knowledge base to include an understanding of fundamental optics to supplement his/her existing skills in standard mechanical engineering practice; or to extend his/her existing skills in optics or optical physics to include mechanical design practice.
  
  The primary project described here concerns the MANIFEST instrument, but the candidate may also be required to work with other instruments of GMT that interface to MANIFEST, including the GMACS spectrograph and the G-CLEF spectrograph. The GMACS, Visible Multi-Object Spectrograph, an instrument which will deliver moderate resolution (R =1500 - 5000) spectroscopy over a large field of view from the near UV to very near-IR regions of the spectrum, is in an early stage of design, while the G-CLEF, the Visible Echelle Spectrograph, is working towards a Preliminary Design Review.
  
  The MANIFEST instrument is now entering its Interface Design Study Phase in which the scientific requirements for the instrument are transformed into technical requirements and the first designs of the instrument are developed. The MANIFEST instrument uses "Starbug" parallel positioning robots to accurately place many hundreds of fibre units onto a glass field plate at the GMT focus. The fibres connect to slits at the entrance of the telescope's seeing-limited spectrographs.
  
  The first task of the successful candidate will be to work with an international team to make the MANIFEST Interface Review successful in a period of 18 months. One or more opto-mechanical conceptual designs for the instrument will have to be done and these have to be consistent with the design of the GMT. The specific tasks will be to help with the opto-mechanical designs of the instrument and work closely with the systems engineering team to build all the documents necessary for the Interface phase initially, and the subsequent phases of the development of the instrument in the future. There are likely to be several prototyping efforts required for key subsystems of the MANIFEST instrument. These include the attachment mechanism for the Starbug robots onto the instrument field plate, the development of micro-optics for the Starbug robots, and the development of fibre connector systems.
  
  The design of such an instrument is a novelty and it is expected that this work will be published in one or more manuscripts, in the SPIE Conference Proceedings, which is one of the most important publishing venues for astronomical instrumentation.
  
  One other project described here concerns the GMTIFS, the Giant Magellan Telescope Integral-Field Spectrograph. GMTIFS is a near-infrared imager and integralfield spectrograph. It uses an image slicing micro-mirror system to reformat the focal plane onto the detector. Spaxel scales from 8 to 50mas are provided and all feed an R = 5000 spectrograph that can cover any one of the J, H, or K-bands in a single setting. The instrument also has an imaging channel that will cover the laser tomography AO (LTAO) field while critically sampling the PSF in the J-band. The applicant may also be asked to help with aspects of this instrument.
  
  Essential duties:
  - Work in close collaboration with a small international team of engineers and scientists to accomplish design tasks as defined by the project;
  - Gain familiarity with opto-mechanical design concepts including precision engineering techniques;
  - Participate in the development of instrumentation concepts to an advanced level;
  - Develop and carry out prototyping experiments in the laboratory;
  - Willingness to travel, occasionally, in order to consult with and report to international collaborators.
  
  Essential knowledge, skills and abilities:
  - PhD in mechanical engineering, optical engineering, physics or related field but with relevant experience;
  - Good written and oral skills;
  - Communication and computational skills (near-fluent English);
  - Willingness to work in a small team, high work pressure environment;
  - Familiarity with mechanical CAD (SolidWorks or equivalent software) is desirable;
  - Experience with laboratory optics components (optical systems, fibre optics, CCDs), and analysis of experimental data (e.g. through scripting such as Matlab) is desirable.
  
  This opportunity is open to candidates of any nationalities. The selected candidate will receive a FAPESP's Post-Doctoral fellowship in the amount of R$ 6.819,30 monthly and a research contingency fund, equivalent to 15% of the annual value of the fellowship which should be spent in items directly related to the research activity.
  
  More information about the fellowship is at: www.fapesp.br/en/5427.