SRON Spectrum Nr. 11 | juli 2008
Reizende ruimtecapsules TROPOMI-SWIR-prototype Kosmisch web
SRON Netherlands Institute for Space Research
Resultaten TROPOMI-SWIR-prototype
SRON-onderzoekers testen het TROPOMI-SWIR-prototype. Het instrument werkt gekoeld het best en is daarom in een vrieskist geplaatst. Links zijn delen van de belichtingsoptiek te zien.
De afgelopen twintig jaar heeft Nederland een sterke positie opgebouwd in atmosfeer remote sensing: het met satellietinstrumenten observeren van de aardse atmosfeer om hiermee de gassen te meten die belangrijk zijn voor de ozonlaag, luchtvervuiling, of die een rol spelen in het klimaat. Als voorbeeld kunnen we noemen het GOMEinstrument op ERS-2 (vanaf 1995), SCIAMACHY op ENVISAT (vanaf 2002), OMI op EOS-Aura (vanaf 2004) en GOME-2 op MetOp (vanaf 2006). In al deze instrumenten speelt Nederland een belangrijke rol, in de ontwikkeling van de instrumenten en de verwerking van de data. De opvolger van deze instrumenten is het TROPOMI-instrument, wat staat voor TROPOsferisch Monitoring Instrument. TROPOMI gaat alle goede eigenschappen van de voorgangers combineren én verbeteren. Het TROPOMI-instrument is onderdeel van het TRAQ-missievoorstel dat als een van de zes zogenoemde ESA Core Explorer voostellen beoordeeld wordt voor een mogelijke vlucht vanaf 2016. Een TROPOMI-achtig instrument wordt ook beoordeeld voor vlucht op GMES Sentinel-5, vanaf 2019. De beste kans op een missie is echter als demonstratiemissie de ESA/EU GMES Sentinel-5-missie: momenteel wordt in Europees kader gekeken of het mogelijk is om in 2014 een kleine satelliet te lanceren met daarop alleen een TROPOMI-instrument. Hiermee kan TROPOMI demonstreren wat het kan en worden de datasets van SCIAMACHY en OMI met verbeterde kwaliteit gecontinueerd.
Short-Wave InfraRed Zoals eerder gesteld: TROPOMI is een verbetering van het OMIinstrument waarbij een 2600 km brede strook aarde onder de satelliet wordt bekeken, gecombineerd met de infraroodcapaciteiten van SCIAMACHY. In het Short-Wave InfraRed (SWIR) deel van het Figuur 1: Links de ontwerptekening van de SWIR-spectrometer met lichtpad en rechts een foto van het prototype (zonder deksel). Het licht komt onder via de entreespleet binnen, wordt door een vlakke spiegel, een holle spiegel en weer een vlakke spiegel naar het immersed tralie gestuurd, die het spectrum creëert. Dit wordt vervolgens door de cameraoptiek (in ons geval drie germanium lenzen) afgebeeld op de SWIR-detector.
2 | SRON Spectrum | juli 2008
spectrum kunnen het vervuilingsgas koolmonoxide (CO) en het klimaatgas methaan (CH4) in de aardse atmosfeer gemeten worden tot aan het aardoppervlak. Omdat de instrumentele combinatie van OMI en SWIR nog niet eerder vertoond is, hebben SRON, TNO,
Dutch Space, Mecon en KNMI met NIVR-PEP-financiering een prototype (breadboard genoemd) gebouwd en getest van het SWIR-kanaal van TROPOMI. Het doel van dit programma is om aan te tonen dat het instrumentconcept werkt door CO en CH4 in het betreffende golflengtegebied (2,3-2,4 micron) te meten en te bewijzen dat de technologie rijp genoeg is voor toekomstige ruimtevaartapplicaties. Met name geldt dit dan voor het speciale ‘immersed’ tralie en de SWIR-detector.
De belangrijkste innovatie van het TROPOMI-SWIR-kanaal is het ‘immersed’ tralie
Als eerste in het testprogramma is de commerciële Franse SWIRdetector aan de tand gevoeld. Tot onze geruststelling blijkt deze zeer goed te zijn en aan bijna alle eisen te voldoen. Met deze
Figuur 2: Foto van drie dikke silicium schijven die uit de ‘oven’ komen. Als referentie zijn vier normale silicium schijfjes toegevoegd.
detector is het mogelijk om spectra te meten die een factor tien beter zijn dan de spectra die nu door SCIAMACHY gegenereerd worden en waarmee nu al fantastische resultaten worden behaald
Figuur 3: Eind 2007 is Europa’s eerste monolithisch immersed tralie gemaakt.
(Gloudemans et al., 2006). Vervolgens is de totale spectrometer uitgebreid getest. De efficiency van de spectrometer is bijna 50%, wat wil zeggen dat de helft van het licht dat de spectrometer in komt de detector haalt. Dit is veel hoger dan in SCIAMACHY, waar maar 10% van het licht de eindstreep haalt.
Immersed tralie De belangrijkste innovatie van het TROPOMI-SWIR-kanaal is het immersed tralie. Hierover is eerder in SRON Spectrum 9 van december 2006 gerapporteerd. Door het infrarode licht eerst in een medium met een zekere brekingsindex, n, te sturen en daarna van
Het TROPOMI-instrument gaat alle goede eigenschappen van de voorgangers combineren én verbeteren
binnenuit door een tralie te laten breken wordt het tralie n-keer efficiënter dan een klassiek tralie. Hiermee kan het tralie dus n-keer kleiner worden en het totale instrument n3-keer kleiner.
Het tralie dat in het prototype is gebruikt, is een ontwikkelmodel.
SRON heeft samen met TNO immersed tralies ontwikkeld van sili-
Hierbij zijn de traliegroeven in een normaal plakje silicium geëtst.
cium met een brekingsindex van 3,42. Hiermee is dus een volume-
Vervolgens is dit 0,5 mm dikke plakje gezaagd en tegen een sili-
winst van de spectrometer behaald van ongeveer een factor 40!
cium prisma bevestigd. Zoals uit de metingen blijkt, werkt dit best
Dit is uiteraard zeer interessant voor ruimtevaarttoepassingen,
goed, maar niet optimaal voor de toepassing. Daarom hebben
omdat hiermee heel veel massa en uiteindelijk ook veel geld wordt
SRON en TNO, gefinancierd door het NIVR, een vervolgprogramma
bespaard. De spectrometer, zoals afgebeeld in figuur 1, is nu onge-
opgezet om immersed tralies te maken uit één stuk silicium, dat wil
veer 4 liter groot en 4 kg zwaar. Met een klassiek tralie zou dat
zeggen monolithisch. Hiervoor worden alle lithografische stappen
ongeveer 120 liter en ongeveer 120 kg zijn geweest.
uitgevoerd op een 5 cm dikke schijf, waar vervolgens het prisma uit juli 2008 | SRON Spectrum | 3
gezaagd wordt. Dit klinkt makkelijk, maar het houdt in dat alle
een gat door de meterdikke muur van de SRON-kelder gezaagd.
apparatuur die ontworpen is voor dunne schijfjes omgebouwd
Met enkele spiegels is het waterige zonnetje van 18 december 2007
moet worden voor dikke schijven. Figuur 2 toont drie dikke schij-
naar het instrument geleid en zijn spectra genomen, zoals afge-
ven en enkele normale schijfjes die uit de oven komen waar ze van
beeld in figuur 4b.
een coating zijn voorzien. Afgelopen winter is Europa’s eerste monolithisch immersed tralie
De conclusies van het TROPOMI-SWIR-prototypeprogramma zijn
gemaakt, zie figuur 3. Deze zomer hopen we de kwalificatiemodel-
erg positief: de detector voldoet aan bijna alle eisen en kan toege-
len te maken, waarbij we dan ook de sprong maken naar een ver-
past worden voor de TROPOMI-SWIR-spectrometer. Het ontwikkel-
dubbelde lijndichtheid van het tralie zodat daarmee de bouw van
model van het speciaal door SRON en TNO ontwikkelde immersed
de spectrometer een stuk gemakkelijker wordt.
tralie voldoet ook aan de eisen, hoewel verbeteringen mogelijk
De TROPOMI-SWIR-spectrometer laat heel goede resultaten zien
Direct zonlicht
zijn. Daaraan wordt momenteel gewerkt: in 2008 willen we een
De echte test van de spectrometer is natuurlijk het meten van gas-
monolithisch immersed tralie afleveren met de eigenschappen die
spectra. Dit is gedaan met een 30 cm gascel tussen de lamp en de
nodig zijn voor het vluchtmodel. De TROPOMI-SWIR-spectrometer
spectrometer, met daarin koolmonoxide of methaan. In figuur 4a is
laat heel goede resultaten zien. Deze worden gebruikt om het
een voorbeeld gegeven van methaan in de gascel bij drie verschil-
vluchtmodel verder te perfectioneren. Het eerste TROPOMI atmos-
lende drukken.
ferische spectrum laat zien wat de wetenschappers kunnen ver-
De ultieme test die met het prototype is uitgevoerd, was het meten
wachten na de TROPOMI-lancering, hopelijk begin 2014.
van direct zonlicht, gefilterd door de atmosfeer. Hiertoe is eerst Ruud Hoogeveen
1.0
250
200 signal [bums]
transmittance
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
150
100
50
2310
2320
2330 wavelength [nm]
2340
Figuur 4a: Drie spectra van methaan in een gascel bij drie verschillende drukken.
4 | SRON Spectrum | juli 2008
0
2310
2320
2330 wavelength [nm]
2340
Figuur 4b: Eerste TROPOMI-spectrum van de zon met daarin de atmosferische absorptielijnen. Merk op hoe rijk het spectrum bij 2,3 micrometer is: heel duidelijk zijn tientallen methaanlijnen te zien, maar ook vele waterdamplijnen (bij 2323 en 2341 nm). De atmosferische CO-lijnen zijn zo zwak dat deze pas zichtbaar worden nadat gecorrigeerd is voor methaan en waterdamp.
Academische Jaarprijs voor Herschelproject Sterrenkundigen van de Rijksuniversiteit Groningen hebben de Academische Jaarprijs gewonnen met het project ‘Ontdek het onzichtbare heelal’. Met het prijzengeld, € 100.000, willen de sterrenkundigen educatieve activiteiten ontwikkelen rond de infraroodsterrenkunde en de eind 2008 te lanceren ruimtetelescoop Herschel, waarvoor SRON HIFI ontwikkelt. Het Groningse team ontving de prijs afgelopen juni op de slotmanifestatie in de Leidse Schouwburg uit handen van minister Plasterk.
De Herscheltelescoop met de 3,5 m grote spiegel op z’n zij bij ESTEC. Teamcaptain Peter Barthel is als Mission Scientist aan het Herschelproject verbonden (foto: ESA).
De Academische Jaarprijs is een jaarlijkse onderscheiding die
resultaten verwacht van de binnenkort te lanceren ruimtetele
bedoeld is om studenten en onderzoekers te motiveren om weten-
scoop Herschel, die het in Nederland gebouwde infraroodinstru-
schappelijk onderzoek op aansprekende wijze onder de aandacht
ment HIFI aan boord heeft.
van het brede publiek te brengen. De jury stond onder voorzitterschap van oud-staatssecretaris Rick van der Ploeg.
Miss infrared universe Het team wil op verschillende manieren jong en oud informeren
Het team wil op verschillende manieren jong en oud informeren over de geheimen van infrarood
over de geheimen van infrarood. Schoolbezoeken met de RUG Discovery Truck – een reizend laboratorium – en een infraroodfotowedstrijd voor leerlingen onder de 16 staan onder meer op het projectenlijstje. De tien beste infraroodfoto’s worden tentoongesteld in het science center NEMO in Amsterdam. De Discovery Truck
De Groningse astronomen, onder leiding van prof. dr. Peter
12 zal provinciesteden bezoeken zodat het algemeen publiek met
Barthel, kunnen met het geldbedrag hun project over de infra-
huis-tuin-en-keukenexperimenten zelf infrarood kan ontdekken.
roodsterrenkunde gaan realiseren. In 2009, door de VN uitgeroe-
Ook staat een verkiezing van een mister/miss infrared universe op
pen tot Internationaal Jaar van de Sterrenkunde, worden de eerste
het programma. juli 2008 | SRON Spectrum | 5
Ruimteonderzoekers in beeld De SRON-onderzoekers en technici, met verschillende achtergronden, drijfveren en passies, werken aan een groot aantal projecten en missies. Vier SRON-medewerkers aan het woord over hun werk, teamwork, publiekscommunicatie en projectmatig werk.
Annemieke Gloudemans (32),
Het SCIAMACHY-instrument, aan boord van de Europese ENVISAT-
analist SCIAMACHY
satelliet, meet verschillende gassen in de atmosfeer. Met behulp van die SCIAMACHY-gegevens analyseer ik de verdeling van koolmonoxide in de atmosfeer. Koolmonoxide ontstaat bij niet-volledige verbrandingsreacties. Je vindt het veel in dichtbevolkte gebieden,
‘Ik houd ervan verschillende disciplines te combineren’
door uitstoot van auto’s of industrie, maar ook in gebieden waar bosbranden woeden.
Luchtvervuilende gassen als koolmonoxide kunnen over grote afstanden worden getransporteerd en vormen dus een mondiaal probleem. In Amerika vreest men dan ook de toenemende vervuiling uit het snel groeiende Azië. Doordat satellieten overal op aarde kunnen meten, zijn ze essentieel om de brongebieden van deze gassen op te sporen en beter in kaart te brengen. Erg leuk aan dit werk is dat SRON van begin tot eind bij SCIAMACHY is betrokken. Van het ontwikkelen van het instrument, via het binnenkrijgen van de data, het analyseren, tot en met de interpretatie. Daarnaast heb ik altijd een voorliefde gehad voor het combineren van verschillende bètavakken. Daarom ben ik ook sterrenkunde gaan studeren; er zit chemie in, maar ook fysica, wiskunde en natuurlijk sterrenkunde. Vrijwel dezelfde combinatie van disciplines vind ik nu ook weer terug in mijn werk, dat maakt het heel boeiend.
Trots Ik ervaar SRON als een instituut tussen de universiteit en het bedrijfsleven in. Aan de ene kant heerst er een universitaire onderzoeksfeer. Aan de andere kant werk je ook veel binnen extern gefinancierde projecten, dat maakt het meer bedrijfsmatig. Naast mijn werk doe ik ook graag nevenactiviteiten voor SRON. Zo zit ik al een paar jaar in de organisatiecommissie van de open dagen voor het publiek, tijdens de WetenWeek. Daar kan iedereen kennismaken met het werk bij SRON. En ik zit in de redactie van ons personeelsblad. Dat soort klussen doe ik omdat ik ze leuk vind, maar ook wel uit een soort trots op het instituut. Zo van: kijk eens wat voor interessant onderzoek hier wordt gedaan.’ 6 | SRON Spectrum | juli 2008
Pieter Dieleman (37), projectleider assemblage en testen HIFI ‘HIFI is het grootste project dat SRON ooit heeft gedaan. Er is gedurende tien jaar heel hard aan gewerkt door topmensen. Ik mocht vorig jaar het team assemblage en testen gaan leiden. Wij zijn onder andere verantwoordelijk voor het inbouwen van het HIFI-instrument in de satelliet. We moeten hem zo testen dat het instrument vier jaar lang kan blijven werken in de ruimte, op een afstand die drie keer verder ligt dan de maan. Dat vraagt het beste van iedereen uit het team. Werken in een team is cruciaal voor het beste resultaat. Dat merkte ik onder andere een aantal jaren geleden toen ik als hobby een auto helemaal in en uit elkaar heb gehaald. Toen heb ik twee dingen geleerd. Om de auto echt perfect te maken, had ik het eigenlijk met meerdere mensen moeten doen. Zo is het hier ook, als je met een aantal mensen elkaar kunt aanvullen, kun je een echt hoge kwaliteit bereiken. Daarnaast leerde ik dat ik het leuk vind om precies te weten hoe iets in elkaar zit. Een eigenschap die ik met veel SRON-collega’s deel volgens mij. En hoewel ik nu manager ben, zal de inhoud me altijd blijven boeien.
‘Als je in een team elkaar kunt aanvullen, bereik je echt hoge kwaliteit’ Drijfveren Bij de mensen in mijn team – en ook bij mezelf – zie ik verschillende drijfveren. Op lange termijn is dat: wij maken het grootste ruimteinstrument dat Nederland ooit heeft voortgebracht. Daarnaast is er een gevoel dat je samen iets van de grond af hebt opgebouwd. Je bent al zo lang aan een instrument bezig. Eerst op papier en later in de praktijk. Je ziet het steeds mooier worden, het kan steeds meer. Dat inspireert ook enorm. En verder is een algemene drijfveer van velen hier: problemen oplossen, branden blussen. Daar gaan mensen heel hard van lopen. Dan moet en zal het probleem worden opgelost!’ juli 2008 | SRON Spectrum | 7
Martijn Smit (41), projectleider ExoMars
‘Rond 2016 landt er een Europese missie op Mars. Aan boord van die missie is een seismometer die voor het eerst bevingen op Mars gaat meten. Een centraal onderdeel van die seismometer is een microchip die we ontwikkelen bij SRON. Het simpele feit dat er straks iets staat op Mars waar ik aan heb meegewerkt, vind ik fantastisch. Natuurlijk is wetenschappelijke meerwaarde die dit zal opleveren belangrijk, ook voor mij. Maar dat kan toch niet op tegen dat spannende gevoel. Ik werk nu zo’n tien jaar bij SRON. In die periode heb ik een groei door kunnen maken. Na mijn promotie begon ik bij SRON als modelleerder. Echt rekenkundig en analytisch werk. Langzaam maar zeker ben ik opgeschoven richting het leiding geven aan projecten. Op dit moment ben ik fulltime projectleider. Dat betekent dat ik me minder met details van het project bemoei. De technisch specialisten, de chipontwerpers, doen dingen die ik absoluut niet zou kunnen. Maar door mijn achtergrond kan ik wel de taal van de technici spreken. Dat is een voordeel. Ik snap hun vragen, begrijp hoe zij tegen problemen aan kijken.
Teamspirit Ik werk nu in een team, en dat is, als het allemaal lekker loopt, een kick. Het is een managementcliché, maar het succes van een project wordt voor het grootste deel bepaald door de teamspirit. Als die goed zit, dan kan je samen bergen verzetten. Het onderzoekswerk bij SRON lijkt vaak op dat aan een universiteit. Met als belangrijkste verschil dat het hier meer projectmatig gebeurt. Er zijn harde deadlines om een concreet product op te leveren. Vaak is dat een ruimtemissie. Die vliegt op een bepaald moment, dat staat vast. Hoewel dat moment soms nog vele jaren duurt,
‘Er staat straks iets op Mars waaraan ik heb gewerkt’
zitten daarvóór veel toetsmomenten waarop we er moeten staan. De ExoMars-missie wordt bijvoor-
beeld pas in 2015 gelanceerd. Maar eind 2008 hebben we een heel belangrijk toetsmoment van het voorontwerp. Daar moeten we met vlag en wimpel slagen! Zo blijft het werk voortdurend spannend.’
8 | SRON Spectrum | juli 2008
Peter Kohsiek (32), product assurance manager
‘Ik hoor vaak van collega’s dat ze al op jonge leeftijd ruimtevaart en sterrenkunde als hobby hadden. Bij mij was dat ook zo. Daarnaast had ik een voorliefde voor elektronica. Als klein jongetje was ik al bezig met het maken van robotjes en dergelijke. Later ben ik natuurkunde gaan studeren. Maar die hobby’s uit je jeugd neem je toch je hele leven mee. Voor mij zijn ze zeker belangrijk om het hier naar m’n zin te hebben.
‘Als klein jongetje was ik al fan van ruimtevaart’ Als product assurance manager heb ik te maken met de complete looptijd van een project. Sommige SRON-projecten kunnen wel vijftien jaar duren! Dus met mijn zeven jaar SRON-ervaring ben ik eigenlijk pas op de helft… Zulke lange looptijden leveren ook een ander begrip van tijd op. Vorig jaar hebben we een speciaal filter ontwikkeld én gebouwd in een periode van zes maanden. Dat is voor SRON-begrippen echt lastminutewerk. Veel medewerkers krijgen echt een persoonlijke binding met hun werk. Dat zie je bijvoorbeeld terug in hun gedrevenheid om perfect werk af te leveren. Mijn werk bestaat uit het ontwikkelen en uitvoeren van kwaliteitsbeleid. In de diverse fasen van een project heb ik verschillende rollen. Die variëren van het beoordelen van materialen, het vaststellen van de productieprocessen tot het letten op afwijkingen tijdens de bouw. Het leuke van deze functie is dat ik een groot deel van SRON zie. Ik kom door het hele instituut met mensen in aanraking, van hoog tot laag en door alle divisies heen.
Kwaliteitskunde De afgelopen jaren heb ik veel bijgeleerd op het gebied van kwaliteitsmanagement. Ik deed onder andere een tweejarige postHBO-opleiding op dat gebied. Die studie heb ik afgerond met een scriptie over het borgen van kennis en informatie binnen onze Foto’s: Ivar Pel/SRON
groep. Dat is belangrijk, want als onze oudere werknemers vertrekken, moeten we hun kennis binnenboord houden. Mijn scriptie is voorgedragen voor de Nederlandse prijs voor kwaliteitskunde, samen met negentien andere inzendingen. Uiteindelijk ben ik tweede geworden in die verkiezing.’ juli 2008 | SRON Spectrum | 9
Ruimtetelescoop traceert deel verborgen kosmische materie SRON bouwde de reflectietraliespectrometer van de Europese röntgensatelliet XMM-Newton (beeld: ESA).
SRON-astronomen hebben een deel van de verborgen materie in het heelal gevonden. Het bestaan van de materie, een heet ijl gas dat verspreid door het heelal hangt als strengen van een kosmisch web, is al tien jaar een theorie. Met behulp van de voor röntgenstraling gevoelige ruimtetelescoop XMM-Newton en door een slimme gedachte van astronoom Norbert Werner, lukte het de verborgen materie daadwerkelijk te zien. De onderzoekers publiceerden hun ontdekking samen met hun Duitse collega’s in het vakblad Astronomy and Astrophysics.
Hoe ver onze astronomische kennis ook reikt, van het allergrootste
‘Maar als we nu al die sterren, planeten en het gas daartussen bij
deel van het heelal hebben we geen flauw idee wat we ons erbij
elkaar optellen, komen we slechts tot de helft van die 5 procent.
voor moeten stellen. Zo’n 72 procent van het heelal is raadselach-
De rest is simpelweg zoek.’
tige donkere energie, ongeveer 23 procent de al even mysterieuze donkere materie. Slechts 5 procent van het heelal bestaat uit materie zoals wij dat kennen: protonen en neutronen die samen met elektronen atomen vormen waaruit sterren, planeten en het leven daarop opgebouwd zijn. SRON-astronoom Jelle Kaastra: 10 | SRON Spectrum | juli 2008
De materie is verdeeld door het heelal als een web van draadachtige structuren van ijl gas en donkere materie: het kosmisch web
Van het allergrootste deel van het heelal hebben we geen flauw idee wat we ons erbij voor moeten stellen Toch bestond er een vermoeden waar die verborgen materie zich zou kunnen bevinden. Kaastra: ‘Volgens de theorieën is materie verdeeld door het heelal als een web van draadachtige structuren van ijl gas en donkere materie: het kosmisch web.’ Tussen de draden zitten holtes die door het uitdijen van het heelal steeds groter worden. Op de knooppunten van het web is de dichtheid het grootst en daar ontstaan dan ook de grootste structuren van het heelal: clusters van sterrenstelsels.
Heet en ijl gas
Simulatie van het kosmisch web. Clusters van melkwegstelsels ontwikkelen zich op de knooppunten van het web, daar waar de dichtheid het hoogst is (beeld: Springel et al., Virgo Consortium).
‘Doordat het gas in de draden zo ijl en zo heet is, leek waarnemen onmogelijk en bleef het grootste deel van het kosmisch web vooralsnog theorie’, aldus Kaastra. Dat bleef zo totdat promovendus Norbert Werner op het idee kwam de röntgensatelliet XMMNewton te richten op twee clusters van sterrenstelsels die vanuit
Het is nu zaak om nog meer van deze clusters te zoeken die zo handig op één lijn staan
ons perspectief op één lijn staan. Norbert Werner: ‘De clusters Abell 222 en Abell 223 staan precies zo dat ik, als er heet gas tussen
lijn staan.’ Intussen werken ruimteonderzoekers in de laboratoria
zou hangen, met XMM-Newton zo veel mogelijk in één keer in
van SRON aan nieuwe ultragevoelige röntgensensoren, die op een
mijn blikveld had en het dus zou moeten zien.’
toekomstige ruimtetelescoop het kosmisch web waarvan we nu nog maar één draad hebben gezien, verder moeten ontwarren.
De plaatjes die XMM-Newton ervan maakte, spraken boekdelen. ‘De verbinding tussen de clusters die we zien in de waarnemingen
XMM-Newton is de röntgentelescoop van de Europese ruimte-
is zeer waarschijnlijk het heetste en dichtste deel van het ijle gas
vaartorganisatie ESA; hij werd in 1999 in de ruimte gebracht.
waaruit het kosmisch web is opgebouwd’, vertelt Norbert Werner.
SRON bouwde voor XMM-Newton de reflectietraliespectrometer,
‘Daarmee hebben we waarschijnlijk de protonen en neutronen die
een instrument dat de röntgenstraling uit het heelal tot in detail
we kwijt waren, gevonden en in principe de hoeveelheid materie
ontrafelt en analyseert.
in het heelal die we thuis kunnen brengen verdubbeld.’ Op http://www.mpa-garching.mpg.de/galform/data_vis/#flying_
Nieuwe ultragevoelige röntgensensoren
filament staan animaties over deze verborgen kosmische materie.
De astronomen zetten hun zoektocht voort. Jelle Kaastra: ‘Het is nu zaak om nog meer van deze clusters te zoeken die zo handig op één
Jasper Wamsteker juli 2008 | SRON Spectrum | 11
Nederland bepaalt ruimtevaartkoers Het jaar 2008 is een belangrijk jaar voor de Nederlandse ruimtevaart en niet in het minst voor SRON. Enkele belangrijke mijlpalen hebben we al achter de rug, zoals de lancering van de Europese onderzoeksmodule voor ISS, Columbus, en de succesvolle aankoppeling van het ruimtevrachtschip ATV. Voor de boeg hebben we nog onder andere de lancering van zwaartekrachtsatelliet GOCE, begin september, waarbij SRON reeds sinds het prille begin betrokken is, en werken we toe naar de lancering van Herschel met daarin het onder leiding van SRON gebouwde hart, HIFI.
De ruimtecapsules van de tentoonstelling, geopend door minister Maria van der Hoeven van Economische Zaken en André Kuipers, staan vanaf begin oktober in de Statenpassage van de Tweede Kamer.
Ruimtecapsules Voor de Nederlandse ruimtevaartbedrijven en -instituten is dit aanleiding om de Tweede Kamerleden, ministeries en breed publiek zo goed mogelijk te informeren
Daarnaast spelen voortdurend de ontwik-
komst van ExoMars en TROPOMI en de
over de huidige status en de toekomst
kelingen aan potentieel Nederlandse bij-
Nederlandse bijdrage daaraan moet in de
mogelijkheden van de Nederlandse
dragen aan de nieuwe Europese Marsmissie
loop van het jaar plaatsvinden door ESA
ruimtevaart.
ExoMars – SRON ontwikkelt de elektronica
en de Nederlandse overheid.
Met dit doel ontwikkelden Nederlandse
voor de seismometer – en bouw van het
ruimtevaartbedrijven en -instituten een
nieuwe Nederlandse aardobservatie-instru-
Eind november bepaalt Europa haar
reizende tentoonstelling bestaande uit
ment TROPOMI, waarvan in de R&D-kelders
ruimtevaartkoers tijdens de ESA-
drie ruimtecapsules waarin in de vorm
van SRON het prototype van de infrarood-
ministersconferentie die gehouden wordt
van filmpjes allerlei informatie over de
sensor staat. Besluitvorming over de toe-
in Den Haag. Ter voorbereiding daarvan
Nederlandse ruimtevaart gepresenteerd
Eind november bepaalt Europa haar ruimtevaartkoers tijdens de ESA-ministersconferentie in Den Haag bespreekt de Tweede Kamer in oktober
wordt. De tentoonstelling is zijn reis in
een beleidsbrief gebaseerd op het advies
januari dit jaar begonnen in het ministerie
van SRON en NIVR voor de Nederlandse
van EZ en reist sindsdien door het land.
inzet op de ministersconferentie. De brief
De capsules doen verschillende locaties
wordt aangeboden door de minister van
aan, waaronder het Aviodrome, het minis-
Economische Zaken, mede namens de
terie van OCW en het World Trade Center.
minister van Onderwijs, Cultuur en
De eerste drie weken van oktober, de
Wetenschap.
periode waarin ruimtevaart ook een gespreksonderwerp is in de Kamer, staat
Eind januari bracht minister Plasterk een bezoek aan SRON om zich persoonlijk te laten informeren over de status en toekomst van het Nederlands ruimte onderzoek. Hij werd ontvangen en rondgeleid door algemeen directeur Karel Wakker (links) en adjunctdirecteur Roel Gathier (rechts).
12 | SRON Spectrum | juli 2008
de tentoonstelling in de Statenpassage van de Tweede Kamer. Jasper Wamsteker
Status HIFI In 2008 wordt de Europese ruimtetelescoop Herschel gelanceerd. Deze satelliet zal straling in het verre infrarood en submillimetergebied detecteren. SRON heeft de leiding over de bouw van een van de drie instrumenten aan boord: het HIFI-instrument, Heterodyne Instrument for the Far Infrared. In SRON Spectrum houden we u in elk nummer op de hoogte van de laatste ontwikkelingen en tests.
Sinds 16 april 2008 is Herschel volledig geïntegreerd. Toen werd de
proef onderworpen. Ook wordt Herschel onderworpen aan de
telescoopspiegel, met een diameter van 3,5 meter, op de satelliet
omstandigheden in de ruimte. Gedurende enige weken staat de
geplaatst. De zonnepanelen waren enige dagen daarvoor aange-
satelliet in een vacuüm testkamer waar de temperatuur net zo laag
bracht.
is als in de ruimte. Een test hieraan voorafgaand is de Electromagnetic Compatibility (EMC) test om vast te stellen of alle
In juli 2007 is HIFI overgedragen aan ESA. Sindsdien zijn HIFI en de
elektrische en elektronische delen van de satelliet naar behoren
twee andere instrumenten PACS en SPIRE geïntegreerd in de
functioneren.
Herschel-satelliet en zijn er allerlei tests uitgevoerd om te zien of ze naar behoren functioneren. Ook in de zomer 2008 worden HIFI,
Instrument Control Center
PACS en SPIRE goed in de gaten gehouden.
Bij het testen van HIFI is nog steeds een deel van de SRON-
De geheel geassembleerde satelliet Herschel ondergaat op het
medewerkers actief betrokken. Een andere groep binnen SRON, te
technologisch centrum ESTEC in Noordwijk diverse tests die erop
weten het HIFI Instrument Control Center (HIFI ICC), is al geruime
gericht zijn om vast te stellen dat de satelliet aan de specificaties
tijd bezig met de operationele fase van HIFI: de aansturing en kali-
voldoet; en dus gelanceerd kan worden en de omstandigheden in
bratie van het instrument en het verkrijgen en analyseren van de
de ruimte zal overleven. Waren de afzonderlijke onderdelen al
gegevens.
eens getest of ze bestand waren tegen de trillingen van de lancering, nu wordt de gehele satelliet met alles aan boord aan een tril-
In april 2008 zijn bij het technologisch centrum ESTEC ook het zonnescherm en de -panelen op de Herschel-satelliet geplaatst (foto: ESA).
Reina de Lange
Voorbereidingen om de 3,5 m grote telescoopspiegel te integreren met de satelliet. Het is de grootste telescoopspiegel ooit op een satelliet (foto: ESA).
juli 2008 | SRON Spectrum | 13
KORT NIEUWS Nederlandse ruimte-elektronica doorstaat Marstest Speciale microchips, ontwikkeld door SRON voor een missie naar Mars, hebben een nagebootste reis naar de rode planeet met succes doorstaan. ‘De stralingsniveaus die voor normale elektronica vernietigend zouden zijn, hebben onze chips nauwelijks aangetast’, aldus projectleider Martijn Smit, die verwacht later in 2008 een volledig functionele chip voor de nieuwe Europese Marsmissie
De gevolgen van geologische activiteit zijn duidelijk zichtbaar in het landschap van Mars. De enorme scheur in het Marsoppervlak, duidelijk zichtbaar in het midden van de foto, is waarschijnlijk ontstaan door platentektoniek (foto: NASA).
ExoMars op tafel te kunnen leggen.
De ESA-missie ExoMars zal vermoedelijk over zes jaar landen op Mars (beeld: ESA).
Het kan rommelen op Mars. De lawines die de NASA-ruimtesonde Mars Reconnaissance Orbiter fotografeerde, hadden waarschijnlijk
Seismometer
een Marsbeving of een meteorietinslag als oorzaak. Maar echt
Daarom wordt de toekomstige Marsmissie ExoMars van de
gemeten zijn deze trillingen in het Marsoppervlak nog nooit.
Europese ruimtevaartorganisatie ESA volgens de huidige plannen
Toch kunnen dit soort metingen ons veel leren over het inwendige
uitgerust met een seismometer, een instrument dat trillingen in het
van Mars en daarmee over de ontstaansgeschiedenis van de
Marsoppervlak kan meten. En de eisen die wetenschappers aan het
planeet. ‘In tegenstelling tot de aarde heeft Mars nauwelijks een
instrument stellen, liegen er niet om. ‘De seismometer op ExoMars
atmosfeer en veroorzaakt de kern geen magneetveld’, vertelt Smit.
moet grote en kleine, sterke en zwakke, en snelle en langzame ver-
‘Seismische metingen kunnen meer inzicht geven in de samenstel-
anderingen in het Marsoppervlak kunnen meten, en dan ook graag
ling van de kern van Mars. Mogelijk geven ze een antwoord op de
met de grootst mogelijke precisie’, zegt Martijn Smit. De chips die
vraag waarom Mars geen magneetveld heeft en of er een relatie is
SRON ontwikkelt, moeten deze signalen van de seismometer zon-
met het ontbreken van een atmosfeer die leven aan het
der enig verlies aan informatie omzetten in digitale signalen, die
Marsoppervlak mogelijk maakt.’
uiteindelijk naar de aarde gezonden worden.
Zes jaar SCIAMACHY in de ruimte Broeikasgassen als oorzaak van klimaatverandering Koolstofdioxide- en methaanwaarnemingen van het SCIAMACHYinstrument hebben geleid tot nieuwe inzichten in de uitstoot van methaan door tropische regenwouden en moerasgebieden, en in de seizoensgang en regionale variaties in kooldioxide boven land. SRON ontwikkelde de detectoren voor het SCIAMACHY-instrument op de ESAmilieusatelliet Envisat (beeld: ESA).
14 | SRON Spectrum | juli 2008
Dit is een mijlpaal voor atmosferische metingen vanuit de ruimte en voor de wetenschappelijke kennis van het systeem aarde. SCIAMACHY, op de Europese milieusatelliet Envisat, is het eerste en De methaanemissies die SCIAMACHY registreerde boven de rijstvelden, tussen augustus en oktober 2004 (beeld: ESA).
tot nu toe enige satellietinstrument dat deze broeikasgassen kan meten vanaf de grond, waar de uitstoot plaatsvindt, tot aan de top van de atmosfeer. Behalve metingen van luchtvervuiling, de ozonlaag en broeikasgassen, levert SCIAMACHY onder meer gegevens van veranderingen in de stralingsintensiteit van de zon, interacties tussen de
Opvolger TROPOMI
hogere atmosfeer en deeltjes uitgestoten door de corona van de
Met de ruimte-instrumenten SCIAMACHY op de ESA-satelliet
zon, roetwolken van meteoren. SCIAMACHY levert ook belangrijke
Envisat en OMI op de NASA-satelliet EOS-AURA speelt Nederland
informatie over de oceaankleur en fytoplankton in de oceaan.
een vooraanstaande rol in het atmosferisch ruimteonderzoek. Het KNMI en SRON zijn samen met de Nederlandse ruimtevaartindu-
Het Duits/Nederlands/Belgische instrument SCIAMACHY vierde
strie bezig met de voorbereiding van een nieuw ruimte-instrument,
19 mei 2008 zijn zesde ‘verjaardag’ van SCIAMACHY in Vaals, bij
TROPOMI, dat het beste van SCIAMACHY en OMI combineert.
het Drielandenpunt.
Kosmische supermagneet verspreidt mysterieuze morsecode Astronomen van SRON hebben mysterieuze pulsen ontdekt die
sterrenkaart gemaakt met de ruimtetelescoop INTEGRAL op zoek
uitgezonden worden door een extreem magnetische ster. De mag-
naar nieuwe bronnen van röntgenstraling met hoge energie.
netische ster, een magnetar, zendt de pulsen uit als röntgenstraling
Tot onze verrassing bleek aan de rand van die kaart een ster zicht-
met zeer hoge energie. De astronomen maakten gebruik van de
baar die we kenden als magnetar, maar waarvan we totaal niet
ESA-ruimtetelescopen INTEGRAL en XMM-Newton en de NASA-
verwachtten dat hij dit soort straling uit zou zenden’, zegt Den
satelliet RXTE.
Hartog, die onmiddellijk na deze vondst nieuwe waarneemtijd met INTEGRAL aanvroeg voor vervolgonderzoek.
Soms bevestigen waarnemingen een wetenschappelijke theorie perfect, maar vaak ook brengen telescopen totaal nieuwe fenome-
Vuurtoren
nen aan het licht. Dat overkwam Peter den Hartog. ‘Ik was op een
Magnetars zijn kleine compacte neutronensterren met een magneetveld dat een miljard keer sterker is dan wat kunstmatig te maken is op aarde. Het zijn de sterkste magneten in het heelal.
Magnetars zijn de sterkste magneten in het heelal (beeld: ESA).
Ze hebben een massa van anderhalf keer de zon, maar die zit gepropt in een bolletje met een straal van tien kilometer. Hoe ze precies ontstaan is een raadsel. Doordat ze enorme hoeveelheden energie uitzenden in de vorm van röntgenstraling hebben ze een levensduur van ‘slechts’ tienduizend jaar. De magnetars draaien als een dolle om hun as, waardoor ze als een vuurtoren regelmatig een bundel straling het heelal in slingeren. Die röntgenstraling bereikt het aardoppervlak niet, maar is wel zichtbaar met röntgentelescopen in de ruimte. De INTEGRAL-satelliet is sinds oktober 2002 operationeel in de ruimte (beeld: ESA).
september 2007 | SRON Spectrum | 15
Colofon SRON Spectrum is de nieuwsbrief van SRON Netherlands Institute for Space Research en verschijnt drie keer per jaar. In SRON Spectrum gepubliceerde meningen en opvattingen vallen onder de verantwoording van de redactie en weerspiegelen niet noodzakelijk het standpunt van de directie van SRON. SRON maakt deel uit van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek, NWO. Wilt u zich aan- of afmelden voor SRON Spectrum, stuur dan een e-mail naar
[email protected]. Uitgave SRON Netherlands Institute for Space Research Sorbonnelaan 2, 3584 CA Utrecht T 030 253 5600 F 030 254 0860
[email protected] www.sron.nl Redactie Jasper Wamsteker, Tessa Knaake, Hans Braun, Reina de Lange, Ruud Hoogeveen, Marcel Ridder Vormgeving Buro Kloeg, Bunnik Productie PrintPartners Ipskamp bv, Enschede
Figuur cover. SRON-astronomen hebben een deel van de verborgen materie in het heelal gevonden. Het bestaan van de materie, een heet ijl gas dat verspreid door het heelal hangt als strengen van een kosmisch web, is al tien jaar een theorie. Het beeld toont de twee clusters van sterrenstelsels Abell 222 en Abell 223, die op één lijn liggen. De rode band ertussen is een streng van het kosmisch web (beeld: J. Dietrich (ESO), N. Werner (SRON), A. Finoguenov (MPE)).
