Nederland ontwikkelt twee prototypen voor detector zwaartekrachtsgolven

TNO, Nikhef, Bright Photonics en Smart Photonics zijn in de race om hardware te leveren aan LISA, de eerste ruimtetelescoop voor zwaartekrachtsgolven, die in 2034 wordt gelanceerd.

Trefwoorden: #Bright Photonics, #detector, #ESA, #golflengte, #indium-gallium-arsenide, #laserstralen, #LISA, #meetarmen, #Nederland, #Nikhef, #quadrant-fotodiodes, #ruimtetelescoop, #satelliet, #Smart Photonics, #TNO, #Watt, #zwaartekrachtsgolven

Lees verder

Techniek

( Foto: TNO )

ENGINEERINGNET.BE - Astronomen gebruiken zwaartekrachtsgolven om gebeurtenissen in het heelal waar te nemen die onzichtbaar zijn voor de huidige telescopen, zoals botsingen tussen stellaire zwarte gaten of neutronensterren.

Observatoria op aarde zijn niet in staat om zwaartekrachtsgolven met een lengte van meer dan 10.000 kilometer waar te nemen, zodat bijvoorbeeld superzware zwarte gaten onzichtbaar blijven.

ESA lanceert in 2034 daarom de Laser Interferometer Space Antenna (LISA), die met zijn meetarmen van 2,5 miljoen kilometer veel langere golflengtes kan detecteren.

Met behulp van die enorme meetarmen - gevormd door laserstralen tussen drie afzonderlijke satellieten - detecteert LISA zwaartekrachtsgolven, via minuscule veranderingen in de onderlinge afstanden.

Twee Nederlandse samenwerkingsverbanden willen hardware voor LISA leveren. Over ongeveer een jaar moeten beide prototypes klaar zijn, als een eerste proeve van bekwaamheid.

TNO gaat prototypes ontwikkelen voor het richten van delen van de optica: LISA's bril. Hiermee kunnen bijvoorbeeld de lasterstralen precies uitgelijnd worden.

LISA's drie satellieten bewegen continu ten opzichte van elkaar binnen een marge van ongeveer tienduizend kilometer. De laserstralen moeten daarom vaak bijgestuurd worden.

TNO ontwikkelt hiervoor mechanismes die met een nauwkeurigheid van milliboogseconden kunnen richten onder extreme condities, wat neerkomt op het aanwijzen van een dubbeltje op de Eiffeltoren vanuit Nederland.

Nikhef, Bright Photonics en Smart Photonics ontwikkelen een prototype van de zogenoemde quadrant-fotodiodes: het laserdetectiesysteem, ofwel LISA's ogen. Om de gevoeligheid hiervan te vergroten wordt indium-gallium-arsenide gebruikt.

De quadrant-fotodiodes registreren de infrarode laserstralen tussen de drie satellieten. Deze stralen hebben een vermogen van 1 Watt, maar daar blijft na hun 2,5 miljoen kilometerlange reis slechts 100 picoWatt over.

Om dat nog te kunnen opmerken, mogen de diodes maar heel weinig ruis hebben.