Nederlandse hightech klaar voor testmodel zwaartekrachtgolvensatelliet LISA
Een Nederlands prototype is klaar om in te bouwen in het testmodel van de Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Deze ruimtemissie van ESA, die gelanceerd wordt in 2037, gaat zwaartekrachtsgolven meten. Het onderzoek van TNO dat tot het apparaat leidde werd geselecteerd voor een financiering van 1,4 miljoen euro door het NSO vanuit het budget dat ter beschikking is gesteld door het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap.
Wetten van Einstein
LISA wordt een zwaartekrachtgolvendetector in de ruimte. Zwaartekrachtgolven zijn rimpelingen in de ruimtetijd, die ontstaan als zware objecten, zoals zwarte gaten, botsen. Je kan dit vergelijken met de rimpelingen in water als je er een steen ingooit. Als een zwaartekrachtgolf langskomt, wordt de ruimte zelf een héél klein stukje kleiner of groter. Door zwaartekrachtgolven te observeren testen we de wetten van Einstein over het heelal en kunnen we metingen doen die onmogelijk zijn met de huidige telescopen: zoals de botsing van zwarte gaten of zware dubbelsterren.
LISA gaat bestaan uit drie satellieten, in een driehoekige formatie gepositioneerd, die op een afstand van 2,5 miljoen kilometer (ongeveer 400 keer de diameter de aarde) van elkaar staan. Een zwaartekrachtgolf verandert de afstand tussen de satellieten en dat wordt gemeten door middel van lasers. Dit komt heel precies: om een detectie te kunnen doen, moet LISA een verschil in afstand van atomaire schaal kunnen meten. Deze lasers moeten dus extreem nauwkeurig afgesteld staan en daar komt TNO om de hoek kijken.
De LISA satellieten. Bron: ESA
Mug op de Euromast
Bij de zwaartekrachtgolvendetectoren die op aarde gebruikt worden, zendt een laser een lichtstraal uit, die wordt teruggekaatst door een spiegel naar de detector. In de ruimte is dat onmogelijk, omdat het signaal na 2,5 miljoen kilometer veel te zwak is om terug te kaatsen. Dus wordt het lichtsignaal opgevangen, gekopieerd en opnieuw uitgezonden door een andere laser.
TNO maakt het mechanisme (Point Ahead Angle Mechanism, PAAM) dat ervoor zorgt dat de lichtstralen precies op de juiste plek terechtkomen.
In het afgelopen project heeft TNO dit onderdeel verder ontwikkeld van een prototype tot solide product. De nauwkeurigheid is verhoogd en afstelling van de lasers kan nu zo precies dat iemand vanuit Groningen een mug op de Euromast in Rotterdam zou kunnen aanwijzen.
Rechts de PAAM, links een balpen om de grootte aan te geven. Bron: TNO
Ruimteomstandigheden
De PAAM die TNO heeft ontwikkeld, is zover af dat hij bevestigd kan worden op het testmodel van LISA, waar alle onderdelen bij elkaar komen.
TNO wil in een vervolgtraject bewijzen dat de PAAM de barre ruimteomstandigheden aan kan: voordat de PAAM de ruimte in kan worden er onder andere nog stralingstesten en shaker-testen uitgevoerd. Ook de integratie van de PAAM in de rest van de LISA detector (zowel mechanisch als elektronisch) moet verder worden ontworpen. Hierbij wordt nauw samengewerkt met SRON die werkt aan de elektronica voor het TNO-mechanisme.
Nederlandse inbreng LISA missie
LISA is een project van ESA, en de ontwikkeling van onderdelen van LISA gebeurt in verschillende lidstaten. TNO heeft bewezen dat Nederland een goede kandidaat is om de precisieoptica voor de LISA detector te gaan bouwen. Deelname aan het project is belangrijk voor Nederlandse wetenschappers: toegang tot de schat aan data van LISA wordt daarmee gegarandeerd. Voor de Nederlandse astronomen is LISA een topprioriteit voor de komende jaren.
Nederland heeft internationaal gezien een erg sterke positie op het gebied van precisie-optica, dus was juist dit project volgens het NSO het waard om in te investeren. Hiermee breiden we de reputatie en kennis die we op dit gebied hebben uit. De technische kennis kan ook weer gebruikt worden voor allerlei andere ontwikkelingen, van de chipindustrie tot satellietcommunicatie.