De afdeling Mechanische Technologie van Nikhef heeft de eerste serie van zes camerabehuizingen geproduceerd voor de geplande LISA-zwaartekrachtgolfdetector in de ruimte.
Instrumentmakers hebben in de werkplaats in Amsterdam met computergestuurde freesmachines de eerste belangrijke onderdelen voor de camerabehuizingen vervaardigd uit aluminium en titanium. Deze onderdelen bestaan uit de behuizing van 6 bij 6 centimeter, twee afdekkingen met aansluitingen en een beugel voor montage op de optische tafel in een van de LISA-ruimtevaartuigen.
LISA is een toekomstige zwaartekrachtgolfdetector van ESA. Het instrument zal bestaan uit drie ruimtevaartuigen met optische apparatuur, die in een driehoekige formatie op een afstand van 2,5 miljoen kilometer van elkaar bewegen. SRON en Nikhef werken in Nederland samen aan dit project.
Volgens de plannen van ESA zou LISA rond 2035 de ruimte in kunnen worden gelanceerd. Het instrument zal dan een waardevolle aanvulling vormen op de zwaartekrachtgolfdetectoren op aarde, zoals LIGO en Virgo en de toekomstige Einstein Telescope.
De onderzoeksgroep Detector R&D van Nikhef en SRON werkt aan de zogenaamde ‘ogen van LISA’, camera’s die helpen de driehoekige formatie in stand te houden. Deze camera’s, Quadrant Photoreciever (QPR) genaamd, vormen een belangrijk onderdeel van het interferometrische uitleessysteem van LISA.
Het detecteert het interferentiesignaal tussen de binnenkomende laserstraal tussen ruimtevaartuigen en een lokale laser op de optische bank. Uit dit signaal haalt de QPR de fase-informatie die picometer-niveau afstandsvariaties codeert die worden veroorzaakt door zwaartekrachtgolven.
Door de fotodiode in vier segmenten te verdelen, maakt de QPR ook differentiële golffrontdetectie mogelijk, wat zorgt voor een nauwkeurige uitlijning van de straal. Deze signalen zijn niet alleen essentieel voor wetenschappelijke metingen, maar ook voor het richten van ruimtevaartuigen. Elke camera bevat uiteindelijk een zogenaamde QPD-lichtsensor op een chip.
Ruimtevaart stelt per definitie hoge eisen aan de nauwkeurigheid van componenten en onderdelen en hun weerstand tegen trillingen, vacuüm en temperatuurschommelingen. De behuizing zal uiteindelijk bij ESA worden getest voor installatie in LISA.
Een video van het productieproces van de behuizingen is te bekijken op YouTube.
