TNO’s adaptieve spiegeltechnologie zal gedetailleerd onderzoek van de zon mogelijk maken

De ontwikkeling en bouw van Europa’s grootste zonnetelescoop European Solar Telescope (EST) is in volle gang. TNO begint met het ontwerp van een essentieel onderdeel van deze telescoop: adaptieve spiegeltechnologie. Onder meer dankzij deze technologie zal gedetailleerd onderzoek van de zon mogelijk worden.

De zon is niet alleen een onmisbare bron van licht en warmte. Met zijn krachtige magnetische velden en complexe atmosferische dynamiek heeft de zon ook een enorme invloed op moderne technologie. Denk aan satellieten, vliegtuigen, gps en meer. Het is belangrijk dat we de voortdurend veranderende dynamiek van de zon goed kunnen begrijpen en zelfs kunnen voorspellen. Het kan ons helpen om ervoor te zorgen dat het onze essentiële technologie niet verstoort of verwoest.

De zon scherp in beeld brengen

Instituto Astrofísica de Canarias leidt het project om de zon beter in beeld te krijgen. De onderzoekers willen de helderste beelden krijgen van de zon en de zonneactiviteit. Daarbij gaat het niet alleen om de grotere zonnevlekken en -vlammen. Ook kleinere gebeurtenissen en veranderingen moeten in beeld komen. Daarvoor zijn krachtige telescopen en nauwkeurige technologie nodig. In het bijzonder zal de zonnetelescoop een adaptieve secundaire spiegel (ASM) gebruiken die snel van vorm kan veranderen. De atmosfeer van de aarde veroorzaakt optische vervorming van de zonnebeelden. De ASM corrigeert deze vervorming.

Aandrijvingssyteem

De onderzoekers plaatsen de adaptieve spiegels op aandrijvingen. Hierdoor kunnen ze van vorm veranderen om optimale helderheid te bereiken. Maar de huidige technologie voor deze aandrijvingen is fragiel, energie-inefficiënt en moeilijk bestuurbaar. TNO ontwikkelde daarom een innovatief nieuw ontwerp dat de aandrijvingen nauwkeurig, robuust, voorspelbaar en veel minder energieverslindend maakt dan de beste aandrijvingen tot nu toe. Het aandrijvingssysteem van TNO is tien keer efficiënter dan traditionele systemen en toch enorm precies en effectief. De ASM van TNO is op de nanometer nauwkeurig af te stellen. Het levert de scherpst mogelijke beelden van de zon, en dat allemaal tegen lagere kosten vergeleken met huidige technologie.

Voorlopig ontwerp

Het project zit momenteel in de ontwerpfase. In deze voorlopige fase zal TNO bewijzen dat het concept voor de EST ASM haalbaar is. TNO gaat samenwerken met VDL ETG voor de bouw van de aandrijvingen. Dit is niet de eerste keer dat TNO en VDL ETG samen deze revolutionaire technologie voor telescopen toepassen. Als onderdeel van een gezamenlijke investering met de University of Hawaii ontwierp het team in 2019 een ASM met een doorsnede van 63 centimeter als upgrade voor de UH88-telescoop in Hawaï. Die ASM, die op dit moment wordt gebouwd, zal actief worden gevormd door 210 aandrijvingen.

2000 aandrijvingen

Voor de EST wil TNO een spiegel ontwerpen met een doorsnede van 86 centimeter en 2000 aandrijvingen. Dit is nodig om de meest nauwkeurige beweging en bediening mogelijk te maken. Het team heeft ook vervormbare spiegels gebouwd voor de European Space Agency en het University of California’s Center for Adaptive Optics. ‘De innovatieve wetenschap van TNO biedt industriële en productiemogelijkheden voor precisiebedrijven als VDL’, zegt Hans Priem, businessmanager van VDL ETG. ‘We verheugen ons erop deze boeiende innovatie samen te ontwikkelen, te vervaardigen en op de markt te brengen.’

Routekaart voor de toekomst

Kees Buijsrogge, directeur Space & Scientific Instrumentation bij TNO: ‘We zijn er heel trots op dat we zijn geselecteerd voor deze voorlopige ontwerpstudie en dat we de Europese ruimtewetenschap kunnen versterken met echte Nederlandse innovatie. De belangstelling van het EST project en haar projectbureau voor ons voorstel voor een adaptieve secundaire spiegel is een belangrijke stap voor het verwezenlijken van onze doelstelling: de vooraanstaande observatoria in de wereld voorzien van de technologie die het universum het scherpst in beeld brengt. Als dit project slaagt, is onze adaptieve secundaire spiegeltechnologie een significante verbetering van de huidige statische secundaire spiegels in de belangrijke telescopen in de wereld, zoals Keck, Gemini, TMT en meer.’

Krachten bundelen

Christoph Keller, gerenommeerd zonneastronoom en hoogleraar Experimentele Astrofysica aan de Universiteit Leiden: ‘Het is geweldig om Europese organisaties hun krachten te zien bundelen voor projecten op het gebied van zonnefysica.’ Door de bouw van de EST op de Canarische Eilanden kunnen we de zon gedurende langere tijd in meer detail bekijken en dat is essentieel om onze zon te begrijpen.’

Beeld: Afbeelding van hoe de European Solar Telescope eruit komt te zien (bron: IAC)