Ontwikkeling van ruimte optica

Om grenzen van de wetenschap te blijven verleggen, is steeds nieuwe technologie nodig. Die moet, eenmaal ontwikkeld, ook buiten het laboratorium werken, in vluchtwaardige instrumenten voor de ruimte. Daarbij bepalen het maximale gewicht en de ruimte voor het instrument de ontwerpmogelijkheden. Elke kilo meer betekent hogere lanceerkosten, en instrumenten moeten passen in de satelliet of telescoop.

Ook de golflengte van het licht waarin de wetenschappelijke doorbraak te verwachten is, zoals röntgen, infrarood, ver-infrarood of ‘gewoon’ licht, beïnvloedt de ontwerpmogelijkheden, het lichtpad, en het type detector binnen nieuwe instrumenten. Zo gebruik je een charge coupled device (CCD)  voor zichtbaar licht, maar vragen andere golflengten weer om andere typen detectoren, net als speciale missies zoals de detectie van zwaartekrachtsgolven.

Lees meer

Optimalisatie van detectorsystemen voor wetenschap in de ruimte

Optica voor de ruimte ontwerpen betekent dus zoeken naar een optimaal ontwerp: dat binnen grenzen past én zoveel mogelijk wetenschap kan doen.

Elk ruimte-instrument voor sterrenkunde en aardobservatie wordt daarom steeds weer op maat ontworpen voor een specifiek golflengtebereik en specifiek wetenschappelijke doel.

Zo kan het detectie-systeem dat sinds 2017 op het TROPOMI instrument methaan meet, niet ‘even aangepast’ worden voor TANGO, die ook methaan gaat meten, maar dan in meer detail. TROPOMI draagt een flink koelsysteem, dat verontreinigingen helpt voorkomen, en dat nooit binnen de ruimte en het ontwikkelbudget van de kleine TANGO satelliet past. Dus leveren we weer nieuw maatwerk.

Lees meer

Het testen van optische systemen voor wetenschap in de ruimte

Als alle elementen van een instrument zijn bepaald, volgen uitvoerige tests om te kijken wat er met het signaal gebeurt. Experts bedenken nauwkeurige tests voor demonstratiemodellen en uiteindelijke vluchtmodellen, die omstandigheden in de ruimte precies nabootsen. Ze onderwerpen instrumenten bijvoorbeeld aan een ultrahoog vacuüm en allerlei extreme temperaturen.

Voorbeelden van dit uitgebreide belangrijke testwerk zijn de testcampagnes voor SRON’s SPEXone spectropolarimeter voor de studie van aerosolen vanaf de NASA PACE satelliet. En SRON’s ruimtesimulator voor het testen van de camera’s voor ESA’s PLATO telescoop voor de studie van exoplaneten.

Omdat opticawetenschappers tijdens tests in een lab zelf controle hebben over het signaal dat het instrument binnen valt, kunnen zij het instrument goed testen. Ze kennen het instrument door en door en onderzoeken of het resultaat van de testmeting klopt met wat je zou verwachten bij dit inkomende signaal én dit instrument. Aan het einde van dit proces wordt het instrument(onderdeel) gekalibreerd en is het klaar voor de vlucht.

Lees meer

Optische systemen voor de ruimte ontwerpen, testen en valideren

SRON’s optica experts ontwerpen, testen en ijken nieuwe en bestaande optische instrumenten. Zo meet het instrument alleen wat het moet meten, en zijn de metingen dus betrouwbaar. Optica-experts weten steeds exact alle eigenaardigheden van een meetinstrument. Bij de oogst en verwerking van meetdata kunnen ze zo ook exact corrigeren voor die eigenaardigheden. Zo krijgen ze goede kwaliteit data voor wetenschappelijk gebruik.

Eigenaardigheden die ze willen weten zijn bijvoorbeeld of er ook ongewenst licht op een detector valt, wat voor een vals signaal zorgt. Hoeveel van het signaal dat het instrument binnen gaat, bereikt ook de detector? Gaat er ook een hoeveelheid signaal verloren vóór het een detector bereikt? Is het signaal anders wanneer het instrument niet in licht, maar volledig in het donker zijn werk doet?

Lees meer

Ruimte-instrumenten gebruiken en ijken

Na de lancering kunnen de wetenschappelijke operaties beginnen. Maar optisch experts moeten ook de gezondheid van een instrument regelmatig monitoren om ervoor te zorgen dat de gegevens steeds blijven voldoen aan de hoge normen die vóór de lancering zijn gesteld.

Tijdens hun levensduur gaan instrumenten op satellietmissies altijd wat achteruit, vanwege zware stralingsomstandigheden in de ruimte. Je wilt dus altijd zeker weten of alle kenmerken die je de wetenschappelijke data ziet, ook iets over de gemeten bron zeggen, en niet te wijten zijn aan de afnemende gezondheid van het instrument.

Achteruitgang kan je opmerken door periodiek te kijken naar lichtsignalen die we precies kennen. Bijvoorbeeld een ingebouwde LED, zon- of maanlicht, goed gedocumenteerde sterren in de buurt, of zelfs afgelegen woestijngebieden op aarde kan je gebruiken als ijkpunten om te controleren of instrumenten in de juiste staat verkeren.

De optische expertise bij SRON, waarin extreme omstandigheden, extreme temperaturen, extreme eisen en extreme betrouwbaarheid dagelijkse kost zijn, speelt een vitale rol in wetenschappelijke vooruitgang in ruimteonderzoek. Deze experts zorgen dat de instrumenten goed ontworpen, goed getest en goed onderhouden zijn.

Lees meer