Ons werk

Gaia Basishoek-meetsysteem

De Gaia-missie, onderdeel van ESA's Cosmic Vision programma, zal rond 2022 een uitzonderlijk nauwkeurige driedimensionale kaart opleveren van meer dan een miljard sterren in onze Melkweg. De Gaia satelliet is gelanceerd op 19 december 2013 en verricht sinds juli 2014 zijn wetenschappelijke waarnemingen in het heelal. De satelliet heeft tot nu toe al spectaculaire data opgeleverd. TNO heeft een diagnostisch meetsysteem ontwikkeld op basis van siliciumcarbide voor het monitoren van het gedrag van de telescoopspiegels van Gaia. Inmiddels is vastgesteld dat de telescoopspiegels zich in de ruimte anders gedragen dan verwacht op basis van modellen en dat het monitoringsysteem van TNO een cruciale rol speelt in het welslagen van de missie.

De Gaia-satelliet is de opvolger van Hipparcos, waarmee sinds 1989 meer dan 100.000 sterren in kaart zijn gebracht. 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 melkwegstelsels en 300 nieuwe verre quasars. Exoplaneten zullen worden gedetecteerd door meting van de minuscule beweging van de ster die wordt veroorzaakt door de zwaartekrachtwerking van de planeet. Geschat wordt dat Gaia tijdens zijn levensduur van tenminste 5 jaar 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 microboogseconde (bij 15 magnitude), vergelijkbaar met het meten van de diameter van een menselijke haar op een afstand van 1.000 kilometer. Dit vereist ultrahoge stabiliteit, die alleen te verkrijgen is door gebruik te maken van siliciumcarbide voor de opto-mechanische delen. Daarnaast is de Gaia satelliet uitgerust met een metrologie systeem om de basishoek tussen de telescopen nauwkeurig te meten (de door TNO ontwikkelde Basic Angle Monitoring Opto-Mechanical Assembly - BAM OMA). 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 microboogseconde over een waarnemingsperiode van 5 minuten. Dit komt overeen met een optisch padlengte-verschil (OPD) van 1,5 picometer effectief (een miljardste van een millimeter).

Siliciumcarbide

De BAM OMA is een optisch systeem dat bestaat uit twee losse eenheden die zijn opgebouwd met vlakke spiegels, bundelsplitsers, glasvezel collimatoren en periscopen. Om nauwkeurige interferentie metingen te kunnen doen wordt de gehele BAM OMA opgebouwd uit hoog stabiel siliciumcarbide. 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 stijfheid bij laag gewicht)
  • hoge thermische geleidbaarheid
  • lage thermische uitzettingscoëfficiënt
  • goede isotropie (gedrag in alle richtingen hetzelfde)

De gesinterde SiC-componenten zijn naar ontwerp van TNO gefabriceerd in Zuid-Frankrijk door Airbus DS/Mersen-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. Voor een goede werking mag de golffrontafwijking (WFE) van BAM OMA niet groter zijn dan 25 nm over het gehele optische pad. TNO heeft hiervoor zelf processen ontwikkeld voor het polijsten van SiC-spiegels met een zeer lage oppervlakteafwijking.

Ons werk

Gaia Wave Front Sensor

De Gaia-missie levert nu reeds spectaculaire data voor de wetenschappers, en zal rond 2022 een uitzonderlijk nauwkeurige driedimensionale kaart opleveren van ons Melkwegstelsel. De Gaia-satelliet is gelanceerd... Lees verder

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren.