Planck ondergaat beslissend examen

In die periode moet geleidelijk een temperatuur bereikt worden van 0,1 K(elvin) of -273,05°C, hetzij heel dicht bij het absolute nulpunt... De instrumenten omvatten twee doordringende 'ogen' die de hemel in negen golflengten zullen waarnemen om met een nauwkeurigheid als nooit tevoren de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling - zeg maar de achtergrondruis van het heelal - te bepalen.

Twee doordringende ogen

Het Low Frequency Instrument (LFI) zal waarnemingen verrichten in het domein van de microgolven (30 GHz -77 GHz), terwijl het High Frequency Instrument (HFI) met 36 zogenaamde bolometrische detectoren de stralingsenergie zal meten in het (zeer) verre infrarood en in microgolven (100 GHz - 857 GHz).

Het CSL moet testen dat de sensoren in het luchtledige temperatuursveranderingen van enkele miljoensten van een graad kunnen waarnemen.

Het bijzondere aan Planck (wat het observatorium meteen ook zo complex maakt) is dat de wetenschappelijke instrumenten gedurende de 18 maanden van de missie uiterst koud moeten worden gehouden, opdat de diffuse achtergrondstraling van de kosmos zoals nooit tevoren kan worden gemeten. Het doel: door de donkere materie (ontbrekende massa) in het heelal te detecteren de oorspronkelijke straling in kaart brengen…

Een superkoude zomer

Isabelle Domken is industrieel ingenieur en is al 20 jaar belast met systeemtests van ruimtesystemen. Ze leidt het CSL-team die de simulator FOCAL 5 heeft voorbereid voor de tests met Planck.

'Vakantie zit er deze zomer voor ons personeel niet in', zegt ze. 'Wanneer je voor de ruimtevaart werkt moet je flexibel zijn en je schikken naar de grillen van de technologie. We verwachtten Planck al eind 2007. Maar we moesten onze planning aanpassen aan de technologische eisen van dit zeer complexe observatorium.'

Al sinds 2001 bereidt ze de aankomst van Planck in het CSL voor. Eerst moest worden nagegaan of het CSL wel de mogelijkheden had de volledige satelliet te testen. De infrastructuur moest worden aangepast, met de bouw van een bijkomende vleugel en het vergroten van de losruimte. Er werd ook geïnvesteerd in nieuwe apparatuur (voor het vloeibaar maken van helium, een systeem van rails, een dubbele thermische tent, veiligheidssystemen). En ingenieurs kregen een speciale opleiding.

Gezien de uiterst nauwe manoeuvreermarge heeft men met heel veel voorzorgsmaatregelen met behulp van een maquette de 'intocht' van de 1,8 ton zware Planck in een speciaal door AMOS gebouwde thermische tent ingeoefend.

Bijennesten

Deze tent is aan de binnenkant bedekt met 'bijennesten' op koperen panelen. Die worden vervolgens zwart geschilderd zodat ze elke warmteflux absorberen en reflectie voorkomen van het warme deel (elektronica die een temperatuur van 20°C moet behouden in de naar de zon georiënteerde dienstmodule) op het deel dat ultrakoud moet blijven (de telescoop met zijn instrumenten).

Een andere technologische uitdaging was het gebruik van een paneel met drie referentiepunten voor de ijking van het instrument HFI met een nooit eerder geziene nauwkeurigheid. Dit paneel is als een bad van vloeibare helium. Het moet op stabiele wijze kunnen functioneren onder een temperauur van rond -269°C. Men heeft er een materiaal op aangebracht dat een zogenaamd zwart lichaam voor radiofrequenties simuleert.

Reis in de tijd

Voor het extreem afkoelen van het hart van de nuttige lading wordt bij het observatorium Planck één passief koelsysteem op 50 K(elvin) gebruikt en drie actieve afkoelers op 20 K, 4 K en 100 mK. Daarvoor is onder meer het element Helium 3 nodig, dat bijzonder zeldzaam is en ongeveer 1,2 miljoen euro per kilo kost. Voor Planck alleen is de wereldproductie van twee jaar nodig!

Het CSL heeft heel wat uitdagingen moeten overwinnen en extra voorzorgen moeten nemen om Planck in de simulator FOCAL 5 te kunnen testen. Het zijn de onderzoekers, ingenieurs en technici van het CSL - bijgestaan door specialisten van ESTEC en Thales Alenia Space, die het licht op groen moeten zetten voor de lancering.

Met deze 'vrijgeleide' zullen Planck en zijn reisgezel Herschel per vliegtuig naar Frans Guyana worden verstuurd in afwachting van de lancering met een Ariane 5-raket. Planck zal dan aan zijn wetenschappelijke odyssee kunnen beginnen op 1,5 miljoen kilometer van de aarde om een ongelooflijke reis in de tijd te maken tot amper 300.000 jaar na de Big Bang...

Lees ook

Dit is het tweede artikel over de tests met het ruimteobservatorium Planck in Luik.

Klik hier voor het eerste:

Belgische 'ruimtedoop' voor observatorium Planck