Selection X-ray telescope good news for the Netherlands
De Europese ruimtevaartorganisatie ESA heeft eind vorige week definitief gekozen voor Athena, een grote röntgentelescoop die zeer hete en energierijke verschijnselen in het heelal gaat bestuderen. Heel goed nieuws voor het Nederlandse ruimteonderzoek en het nationale bedrijfsleven, want er is veel ruimte voor Nederlandse ruimtetechnologie in de telescoop. Ook wetenschappelijk gezien zit Nederland op de eerste rang. Daardoor is ons land ook de komende tien jaar weer verzekerd van een plaats in de voorhoede van het internationale ruimteonderzoek.
Athena will answer two big fundamental questions: How and why does ordinary matter clutter into the milkyways and clusters of star systems we see today? And how do black holes grow and influence their surroundings?
Athena is de tweede grote missie in ESA’s Cosmic Vision-programma, na JUICE, de missie die Jupiter en zijn manen gaat bestuderen. JUICE heeft een geplande lanceerdatum in 2022; Athena wordt in 2028 gelanceerd. De röntgentelescoop moet spectaculaire natuurkundige verschijnselen gaan observeren nabij zwarte gaten en neutronensterren. Verder gaat Athena voor het eerst de samenstelling van de ongrijpbare hete materie (meer dan 10 miljoen graden) in clusters van melkwegstelsels nauwkeurig bepalen. Daarmee gaat de ruimtetelescoop twee grote wetenschappelijke vragen beantwoorden: Hoe en waarom klontert gewone materie samen tot de melkwegstelsels en clusters van sterrenstelsels die we nu zien? En hoe groeien zwarte gaten en beïnvloeden ze hun omgeving? Nederlandse astronomen krijgen dankzij de technologische bijdragen gegarandeerde waarneemtijd om deze kosmische puzzels te helpen oplossen.
Athena gaat naar verwachting minimaal 5 jaar maar mogelijk wel 10 jaar waarnemingen doen. De telescoop krijgt de beschikking over twee instrumenten: een camera annex spectrometer ( X-ray Integral Field Unit, X-IFU) en een groothoek-ruimtecamera (Wide Field Imager, WFI).
SRON
Ruimteonderzoeksinstituut SRON levert de ultragevoelige detector voor de camera/spectrometer. De enorme lens van de telescoop leidt het opgevangen röntgenlicht naar het detectoroppervlak dat uit 4000 onafhankelijke sensoren bestaat. Deze sensoren zijn geplaatst op een membraan van siliciumnitride om elke vorm van opwarming zoveel mogelijk uit te sluiten. Daardoor kan de camera, die diep wordt gekoeld, scherpe foto’s van het heelal maken, met voor elke sensor een spectrum met een groot kleuronderscheidend vermogen. Het uitlezen van de detector gebeurt met technologie die SRON hiervoor speciaal heeft ontwikkeld. Met de ontwikkeling van de detector en de uitleestechnologie is een bedrag van ongeveer 20 miljoen euro gemoeid.
“Met een gewicht van ongeveer 5 ton, een lengte van circa 14 meter en een röntgenlens met een diameter van 3 meter wordt Athena de grootste röntgentelescoop tot nu toe,” zegt SRON-directeur Rens Waters. “Ik ben geweldig trots dat we als klein land zo’n belangrijke wetenschappelijke technologische bijdrage kunnen leveren. Zeker omdat de verwachtingen hooggespannen zijn. De verwachting is dat Athena reuzenstappen gaat zetten in het doorgronden van het hete, energierijke heelal. Verschijnselen als kosmische feedback, waarbij superzware zwarte gaten in de kernen van melkwegstelsels bepalen hoe efficiënt de vorming van sterren in zo’n melkwegstelsel verloopt, gaan we dankzij de telescoop waarschijnlijk veel beter begrijpen.”
The optical system for Athena, manufactured and integrated by Cosine (Cosine)
Cosine
Röntgenstraling is notoir moeilijk op te vangen. Daarvoor heb je veel en geavanceerde spiegels nodig. Athena krijgt bijvoorbeeld 400 m2 aan spiegeloppervlak, ongeveer tweederde strafschopgebied. Maar hoe beter de spiegel, hoe zwaarder hij wordt. En dat laatste is altijd een probleem in de ruimtevaart. Het Nederlandse bedrijf Cosine Measurement Systems heeft voor ESA, en met ondersteuning van Netherlands Space Office, nu een revolutionair optisch systeem ontwikkeld, waarbij opeengestapelde dunne platen silicium fungeren als een lens die het opgevangen röntgenlicht naar de twee instrumenten leidt. Deze silicium platen worden door Micronit in Eschede geproduceerd. Met de levering van de optische systemen is een bedrag van 100 miljoen euro gemoeid.
“Een telescoop met zo’n enorme lens is eigenlijk alleen mogelijk met veel lichtere optische systemen dan voorheen,” zegt Cosine-directeur Marco Beijersbergen. “Het vervult me met trots dat wij die systemen voor ESA hebben ontwikkeld. Het bewijst maar weer eens dat de Nederlandse ruimtetechnologie internationaal grenzen blijft verleggen.”
Video Het Max Planck Instituut in Garching heeft een mooie video gemaakt waarin het belang van Athena wordt onderstreept en geïllustreerd.
