De eerste Nederlandse bijdrage aan de toekomstige European Extremely Large Telescope (E-ELT) is succesvol getest. Het gaat om de 'chopper', een zeer wendbaar spiegeltje dat is ontwikkeld door een samenwerkingsverband van universiteiten, technologische instituten en het bedrijfsleven. Het high techspiegeltje is een essentieel onderdeel van METIS (Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph), de mid-infraroodcamera annex spectrograaf van de reuzentelescoop.
De E-ELT, die in Noord-Chili wordt gebouwd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), zal straks haarscherpe beelden (ruim tien keer zo scherp als die van de Hubble Space Telescope) opleveren van het heelal. Hiermee kunnen astronomen voor het eerst aardachtige planeten bij andere sterren direct waarnemen en bestuderen. Ook de geboorte en evolutie van de allereerste sterren en sterrenstelsels staan op het wetenschappelijke verlanglijstje van de E-ELT. Met METIS - één van de zes instrumenten op de E-ELT - kunnen astronomen bovendien de vroegste stadia van het ontstaan van planetenstelsels onderzoeken, en water en organische moleculen vinden in de protoplanetaire schijven rond jonge sterren. Op die manier kan de E-ELT de antwoorden vinden op fundamentele vragen over de vorming en ontwikkeling van planeten.
De chopper is een essentieel onderdeel van METIS. “De stabiliteit en precisie van de chopper in METIS zijn van groot belang voor de uiteindelijke scherpte van de toekomstige waarnemingen”, zo licht de projectleider van METIS, Bernhard Brandl (NOVA, Sterrewacht Leiden) toe.
Eisen
De complexiteit van de chopper zit in de combinatie van eisen. De spiegel van 6 cm moet binnen 5 milliseconde van een willekeurige positie naar een willekeurige andere positie kunnen 'choppen' en dan stabiel staan met een nauwkeurigheid van 1,7 microrad (dat is vergelijkbaar met het hoekverschil tussen de linker en rechterzijde van een mensenhaar op een afstand van 60 meter, of een mens in Monaco bekeken vanuit Utrecht), en dat allemaal bij 190 graden onder het vriespunt en in vacuüm. Om dit te kunnen realiseren was een nauwe samenwerking vereist tussen mechanische, elektrische en optische ontwerpers, en regeltechnici. Het uiteindelijke ontwerp van de chopper maakt gebruik van een nieuwe laser gestuurde detectietechniek om de vereiste nauwkeurigheid te kunnen halen. Daarnaast is de regeltechniek geoptimaliseerd voor de cryogene omgeving.
Alle tests, inclusief een duurzaamheidstest waarbij de spiegel meer dan 100 miljoen rondjes heeft gedraaid, zijn succesvol afgerond. Robert Huisman (SRON/RuG), leider van de cryogene tests: “Het ontwerp van de regeltechniek was een uitdaging vanwege de extreme nauwkeurigheden, maar het heeft zich nu in de praktijk bewezen en kan hergebruikt worden voor onze ruimteonderzoeksprojecten”.
Nederlandse samenwerking
Het Nederlandse consortium, dat de chopper heeft ontwikkeld, bestaat uit partijen uit de academische wereld, technologische instituten en de industrie: de Nederlandse Onderzoekschool Voor Astronomie (NOVA), verantwoordelijk voor het management van het project, de definiëring van de systeemeisen en de optische aspecten, Janssen Precision Engineering (JPE), verantwoordelijk voor het elektrische en mechanische ontwerp, SRON Netherlands Institute for Space Research in samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen (RuG), verantwoordelijk voor de regeltechniek, en TNO, als adviseur van het project.
“Alle partijen waren er van meet af aan van doordrongen dat dit project voor iedereen nuttige kennis zou opleveren. Dat zorgde ervoor dat ideeën en ervaringen makkelijk werden gedeeld", zegt Frank Molster, leider van het chopper-project.
Huub Janssen, eigenaar van JPE: “De mogelijkheid om een dergelijk complex project, met aanzienlijke ontwikkelrisico's, te kunnen uitvoeren draagt bij aan onze kennisopbouw en geeft ons de mogelijkheden om nieuwe paden te bewandelen. De astronomen dwingen ons iedere keer om de grenzen van de technologie op te zoeken. De opgedane kennis hebben we recent al bij een ander project, in een geheel andere markt, kunnen toepassen.”
Het door NOVA geleide project is medegefinancierd met een NWO-subsidie voor grootschalige onderzoeksfaciliteiten.