Athena impuls voor ruimtevaart
De Europese ruimtevaartorganisatie ESA heeft definitief gekozen voor Athena, een grote röntgentelescoop die zeer hete en energierijke verschijnselen in het heelal gaat bestuderen. 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.
Nederland op eerste rang
Het Nederlandse ruimteonderzoek en bedrijfsleven heeft veel baat bij dit besluit. Deze zeer geavanceerde telescoop zal namelijk veel ruimte gaan bieden voor Nederlandse ruimtetechnologie. Ook wetenschappelijk gezien zit Nederland op de eerste rang, meldt SRON. Ons land weet zich hiermee de komende tien jaar verzekerd van een plaats in de voorhoede van het internationale ruimteonderzoek.
Athena heeft als opdracht 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? 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).
Nederlandse astronomen krijgen dankzij de technologische bijdragen die ons land levert aan dit project gegarandeerde waarneemtijd om zulke kosmische puzzels te helpen oplossen. De enorme lens van de telescoop leidt het opgevangen röntgenlicht naar het detectoroppervlak dat uit 4000 onafhankelijke sensoren bestaat. Deze sensoren hangen allemaal vrij aan draden van siliciumnitride om elke vorm van opwarming zoveel mogelijk uit te sluiten.
Hooggespannen verwachtingen
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. Ruimteonderzoeksinstituut SRON levert de ultragevoelige detector voor de camera/spectrometer. 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 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.”
100 miljoen hightech
Röntgenstraling is notoir moeilijk op te vangen. Daarvoor heb je veel en geavanceerde spiegels nodig. Athena krijgt bijvoorbeeld 400 m2 aan spiegeloppervlak. Hoe beter de spiegel, hoe zwaarder hij wordt en dat is in de ruimtevaart steeds wel een probleem.
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 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.”
