NASA kiest PRIMA-telescoop met Nederlandse infraroodtechniek

NASA heeft PRIMA, een telescoop die het heelal in ver-infraroodlicht bestudeert, gekozen als zijn volgende 'Probe'-missie. Nederlandse onderzoeksgroepen hopen de belangrijkste onderdelen van de hoofdcamera te bouwen.

PRIMA, kort voor PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics, wordt naar verwachting in 2033 gelanceerd. De telescoop reist naar een punt in de ruimte dat L2 heet, zo'n 1,5 miljoen kilometer van de aarde, waar ook een aantal andere bekende telescopen actief is.

Door kosmisch stof heen kijken

Ver-infraroodlicht is onzichtbaar voor onze ogen, maar bevat veel informatie. De allereerste sterrenstelsels waren gehuld in dikke stofwolken, en infraroodlicht is bij uitstek geschikt om te laten zien wat dat stof verbergt. Omdat het heelal al miljarden jaren uitdijt, is het licht van die vroege sterrenstelsels onderweg naar ons uitgerekt, waardoor het hier aankomt als ver-infrarode straling.

Astronomen hopen dat PRIMA grote vragen helpt beantwoorden: hoe sterrenstelsels en de reusachtige zwarte gaten in hun centrum elkaar beïnvloeden, waar interstellaire stofwolken uit bestaan en hoe planeten en hun atmosferen ontstaan. Omdat dit deel van het spectrum zo moeilijk te bestuderen is, rekenen wetenschappers ook op verrassingen.

Een telescoop die koud moet blijven

De grootste uitdaging is warmte. Bijna alles wat warm is, zendt ver-infraroodlicht uit, ook de telescoop zelf. Een gewone spiegel zou zijn eigen camera in feite verblinden.

PRIMA lost dit op als eerste ruimtetelescoop met een actief gekoelde spiegel: tot slechts 4,5 graden boven het absolute nulpunt, ofwel ongeveer min 269 graden Celsius. Zonder die achtergrondruis wordt PRIMA naar verwachting zo'n duizend keer gevoeliger dan eerdere ver-infraroodtelescopen, en in sommige gevallen nog veel meer. Waarnemingen die vroeger jaren kostten, kunnen straks in enkele minuten.

De Nederlandse bijdrage

Die extreme gevoeligheid hangt af van de detectoren in de camera. SRON, het Nederlands Instituut voor Ruimteonderzoek, en de TU Delft zijn de belangrijkste kandidaten om het hart van PRIMA's camera te bouwen, die PRIMAger heet. Het gaat om de detectoren, hun behuizing en de isolatie die ze koud houdt.

De detectoren, Kinetic Inductance Detectors of kortweg KIDs, zijn in eigen huis ontwikkeld en zo gevoelig dat ze zelfs de zwakke achtergrondgloed kunnen opvangen die is overgebleven uit het vroege heelal.

Ook de Rijksuniversiteit Groningen is betrokken. Samen met SRON wil de universiteit een speciaal 'regenboogfilter' leveren, dat verschillende tinten ver-infraroodlicht naar verschillende delen van de detector doorlaat. Zo wordt de camera een kleurencamera zonder dat er een omvangrijk prisma nodig is. Dat bespaart ruimte en gewicht, en die zijn aan boord van een ruimtevaartuig altijd kostbaar.

Voortbouwend op zo'n vijftien jaar ervaring met een eerder missieconcept helpen de Nederlandse teams ook bij het ontwerpen, bouwen en testen van de vlieghardware van PRIMAger. Als alles volgens plan verloopt, kijkt er binnenkort een stukje Nederlandse techniek terug naar het ontstaan van de eerste sterrenstelsels.