Gaia Basishoek-meetsysteem

Het resultaat van de GAIA-missie zal een uitzonderlijk nauwkeurige driedimensionale kaart zijn van meer dan een miljard sterren in onze Melkweg. Onderdeel van ESA's Cosmic Vision programma is de GAIA satelliet die wordt gebouwd door EADS Astrium en gelanceerd wordt in 2013. TNO ontwikkelt voor deze missie een optomechanisch metrologie systeem op basis van silicium carbide (Basic Angle Monitoring Opto-Mechanical Assembly - BAM OMA).

Gaia- ruimtevaartuig onderzoekt onze Melkweg
Gaia- ruimtevaartuig onderzoekt onze Melkweg

De GAIA-satelliet is de opvolger van de Hipparcos-missie, waarmee sinds 1989 meer dan 100.000 sterren in kaart zijn gebracht. Verwacht wordt dat GAIA honderdduizenden nieuwe ruimtelichamen zal ontdekken, zoals planeten buiten ons zonnestelsel en bruine dwergen.

GAIA zal leiden tot een ongeëvenaard aantal nieuwe ontdekkingen. Gemiddeld zal hij elke dag ongeveer 100 nieuwe asteroïden ontdekken in ons zonnestelsel, 10 nieuwe sterren met planeten, 50 nieuwe exploderende sterren in andere melkstelsels en 300 nieuwe verre quasars. Exoplaneten zullen worden gedetecteerd door meting van de minuscule beweging van de ster die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht werking van de planeet. Geschat wordt dat GAIA tijdens zijn levensduur ongeveer 15.000 nieuwe exoplaneten zal ontdekken.

Picometer metrologie

De GAIA-satelliet meet de hoeken tussen sterren met behulp van twee telescopen die zijn ingesteld op een vaste basishoek van 106.5°. De astrometrische metingen zullen nauwkeurig zijn op 24 microarcsec (bij 15 magnitude), vergelijkbaar met het meten van de diameter van een menselijke haar op een afstand van 1000 kilometer. Dit vereist ultra hoge stabiliteit, die alleen te verkrijgen is door gebruik te maken van Silicium Carbide voor de opto-mechanische delen. Daarnaast is de GAIA satelliet uitgerust met een metrologie systeem om de basishoek tussen de telescopen nauwkeurig te meten. Het systeem bestaat uit twee laser-interferometers. Twee paar parallelle laserbundels worden naar de twee telescopen gestuurd waarbij twee interferentiepatronen ontstaan op een detector. Als de basishoek varieert, zullen de interferentiepatronen verschuiven.

De basishoek wordt gemeten met een nauwkeurigheid beter dan 0,5 microarcseconde over een waarnemingsperiode van 5 minuten. Dit komt overeen met een optisch padverschil (OPD) van 1,5 picometer effectief.

Het Gaia BAM Optomechanisch systeem

Siliciumcarbide

De BAM OMA bestaat uit twee optische banken, een aantal vlakke spiegels, drie bundelsplitsers, en twee vezelcollimatoren. Om nauwkeurige OPD-metingen te kunnen doen wordt de gehele BAM OMA opgebouwd uit hoogstabiel silicium carbide. De componenten van de BAM OMA zijn ontwikkeld in nauwe samenwerking met de TU Eindhoven en met steun van het Netherlands Space Office (NSO).
Siliciumcarbide (SiC) heeft een aantal voordelen:

  • hoge soortelijke stijfheid
  • hoge thermische geleidbaarheid
  • lage thermische uitzettingscoëfficiënt
  • goede isotropie
De gesinterde SiC-componenten zullen worden gefabriceerd door Astrium/Boostec. SiC is bros en erg hard. Daarom zal verdere bewerking van de SiC-componenten na het sinteren zoveel mogelijk worden beperkt. Dit vereist een andere ontwerpaanpak vergeleken met het werken met conventionele materialen zoals aluminium. De BAM OMA zal een uiterst kleine golffrontafwijking (WFE) hebben van minder dan 25 nm over het gehele optische pad. TNO heeft processen ontwikkeld voor het polijsten van SiC-spiegels met een zeer lage oppervlakteafwijking.

Wil je meer weten over TNO en Gaia?

Neem contact op met Wim Gielesen

CONTACT OPNEMEN
Contactpersoon

Ing. W.L.M. (Wim) Gielesen
088 866 80 56
Contact opnemen

Niet gevonden wat u zocht?