AchtergrondRuimtevaart

Hoe men in Drenthe bouwt aan apparaten die de geheimen van de kosmos blootleggen

In Dwingeloo bouwen astronomen en technici meetinstrumenten die de geheimen van de kosmos moeten blootleggen. Maak kennis met de (deels) Nederlandse apparaten die binnenkort op zoek gaan naar nieuwe, verre planeten en exotische sterren.

De Weave-spectograaf wordt binnenkort vanuit Dwingeloo naar de Canarische eilanden gebracht.Beeld Harry Cock / de Volkskrant

Wanneer je in serene rust over de kronkelige wegen van Nationaal Park Dwingelderveld trekt, een route langs weidse vlaktes, flarden bos en huizen met rieten daken, lijken technologische hoogstandjes die de onmetelijke diepte van de kosmos moeten verkennen even heel ver weg. Toch sleutelen technici en astronomen, onder de vlag van de Nederlandse Onderzoeksschool voor Astronomie, juist in deze omgeving aan meetinstrumenten die het licht uit het heelal minutieus uit elkaar moeten pluizen, op zoek naar verre planeten en exotische sterren.

De apparatuur die men hier bouwt zal na afronding verhuizen naar telescopen over de hele wereld – en daarbuiten. De werkkamers staan vol kasten waarin achteloos stukken aluminium slingeren, populair bouwmateriaal voor astronomische instrumenten omdat het niet te zwaar is, maar toch erg sterk.

In deze freesmachine fabriceren technici in Dwingeloo onderdelen voor de meetinstrumenten die men hier bouwt.Beeld Harry Cock / de Volkskrant

In een kamer met een sterke metaalgeur staat een freesmachine, waar technici zelf de onderdelen voor hun apparaten op maat slijpen. ‘Dat duurt soms maanden. Wij gaan voor nauwkeurigheid, niet voor snelheid’, zegt astronoom Ramon Navarro, hoofd van de instrumentatiegroep. Wie de kosmos met voldoende scherpte wil waarnemen, moet onderdelen bouwen die soms maar een fractie van de dikte van een menselijke haar mogen afwijken van de ideale vorm. ‘Zoiets zou bij een commerciële partij economisch niet haalbaar zijn. Daarom doen we het zelf’, zegt hij.

Afgeplatte bergtop in Chili

De telescopen waarvoor men hier instrumenten bouwt, zijn niet de minsten. Het gaat om apparaten zoals Nasa’s James Webb-telescoop, de geplande opvolger van ruimtetelescoop Hubble, die volgend jaar de kosmos gaat bekijken vanaf zijn nieuwe thuis ver voorbij de baan van de maan. En om de Europese Extremely Large Telescope (Elt) die vanaf 2025 hetzelfde moet gaan doen op een afgeplatte bergtop in de Chileense Atacamawoestijn

In een stofvrije ruimte vind je in Dwingeloo bijvoorbeeld de Weave-spectrograaf, een instrument dat de kleuren van het licht uiteenrafelt en op die manier chemische samenstelling en snelheid van verre sterren kan meten. Het bijzondere van Weave is dat het dat doet voor duizend sterren tegelijk, zegt astronoom Remco Stuik (Universiteit Leiden), deel van het Weave-team.

Het gevaarte, net iets groter dan een personenauto, wordt over enkele weken heel voorzichtig op achtereenvolgens een vrachtwagen en een boot geladen, op weg naar de William Herschel-telescoop op La Palma. Daar moet het gegevens van de Gaia-telescoop aanvullen, de Europese missie die een soort Google Maps van de Melkweg samenstelt. ‘Gaia kan wel de positie van sterren meten, maar Weave kan voor een deel van die sterren ook de snelheid toevoegen’, zegt Stuik. Die extra informatie is nodig om de tweedimensionale kaart van de Melkweg om te toveren tot een driedimensionaal geheel.

Dit soort rijen met lenzen komen straks met tientallen samen in 4Most, een instrument dat 2.400 sterren tegelijk kan bestuderen.Beeld Harry Cock / de Volkskrant

Zeshonderd glasvezelkabels

Dat vereist wel de nodige finesse, blijkt even verderop. Daar is astronoom Ellen Schallig bezig met een lastig weefwerkje. Voor een onderdeel van het instrument moet zij ruim zeshonderd glasvezelkabels op exact de juiste plek leggen. Voorzichtig: want als je een van de kwetsbare kabeltjes net iets te enthousiast buigt, breekt deze en is dan onbruikbaar geworden. Uiteindelijk verdwijnen ze in wat je nog het best kunt omschrijven als een drieëndertig meter lange stofzuigerslang, en volgt haar weefwerk het onderdeel van Weave dat nu al in de cleanroom staat naar La Palma.

Op haar werktafel vlecht astronoom Ellen Schallig ruim zeshonderd glasvezelkabels in elkaar. De labels aan het uiteinde geven aan waar welke kabel precies terecht moet komen in het uiteindelijke weefwerk.Beeld Harry Cock/de Volkskrant

Nog niet fysiek aanwezig – behalve in proefmodellen – is Metis, een apparaat dat straks op de Elt gemonteerd wordt en rond 2026 á 2027 het eerste licht moet verwerken. ‘We zijn nu bezig met het ontwerp’, zegt Metis-hoofdonderzoeker Bernhard Brandl (Universiteit Leiden). In de toekomst moet het apparaat onder meer aardeachtige planeten ontdekken, rond sterren die relatief dicht bij de zon staan. ‘We kunnen dan zelfs kijken of zo’n planeet een atmosfeer heeft en of daar dan bijvoorbeeld zuurstof in zit’, zegt hij. De aanwezigheid van zuurstof geldt als belangrijke aanwijzing dat op zo’n planeet mogelijk leven voorkomt.

‘We zijn ook hofleverancier van de Very Large Telescope in Chili, een van de belangrijkste telescopen ter wereld’, zegt Navarro. In 2017 vertrok vanuit Nederland alweer het zesde instrument naar Zuid-Amerika. Dat apparaat knoopt licht van de vier afzonderlijke VLT-telescopen aan elkaar, zodat effectief een veel grotere – en dus krachtigere – telescoop ontstaat. ‘Dat instrument staat nu op een Chileense berg, maar is gewoon hier in Dwingeloo gemaakt.’

Met deze proefversie meten astronomen een spiegel door. Op die manier kunnen zij bepalen of het onderdeel de juiste vorm en nauwkeurigheid heeft om de kosmos in voldoende detail in kaart te kunnen brengen.Beeld Harry Cock / de Volkskrant

Deze (deels) Nederlandse instrumenten gaan binnenkort de kosmos verkennen

Weave (WHT Enhanced Area Velocity Explorer). 

Toekomstig onderdeel van de  Nederlands-Britse William Herschel Telescope (WHT) op La Palma. Kan van duizend sterren tegelijk de snelheid en chemische samenstelling meten. 

4Most (4-metre Multi-Object Spectroscopic Telescope)

Instrument voor de Vista-telescoop op de Paranal-sterrenwacht in Noord-Chili. Doet iets soortgelijks als Weave, maar op een net iets andere manier. Kan zelfs 2.400 sterren tegelijk bestuderen. In Nederland werkt men aan een systeem dat het instrument nauwkeurig afstelt. 

Harps3 (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher)

Een ‘weegschaal’ voor exoplaneten, planeten die draaien om een andere ster dan de zon. In Dwingeloo ontwikkelt men meetapparatuur voor het nieuwe instrument

Matisse (Multi-AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment)

Knoopt alle vier de telescopen van de Very Large Telescope aan elkaar tot een grotere supertelescoop. Staat momenteel al op een bergtop in het noorden van Chili. 

Miri (Mid-Infrared Instrument)

Instrument voor Nasa’s toekomstige ruimtetelescoop James Webb. Gaat kijken naar voor het menselijk oog onzichtbaar infrarood licht uit de diepe kosmos. 

Metis (Mid-infrared Elt Imager and Spectrograph)

Wordt ontworpen voor de toekomstige Extremely Large Telescope, die vanaf 2025 op een Chileense berg de sterrenhemel in kaart gaat brengen. Kan onder meer de atmosferen van exoplaneten in kaart brengen. 

Meer over