NASA kiest PRIMA-infraroodtelescoop met Nederlandse detectoren

NASA heeft de ver-infraroodmissie PRIMA gekozen als beste kandidaat uit haar Probe-call, en Nederlandse instituten leveren naar verwachting het gevoeligste onderdeel. SRON, TU Delft en de Rijksuniversiteit Groningen zijn de beoogde partijen voor de detectie, behuizing en isolatie van het PRIMAger-instrument. SRON maakte dat donderdag bekend.

Een spiegel van 4,5 kelvin

PRIMA staat voor PRobe far-Infrared Mission for Astrophysics en wordt volgens SRON de eerste ruimtetelescoop met een actief gekoelde spiegel, op 4,5 kelvin. Dat klinkt als een detail, maar het is de kern van het ontwerp. Ver-infrarood is precies de golflengte van warmtestraling, dus een spiegel op kamertemperatuur verblindt de camera met zijn eigen gloed. Door de spiegel actief te koelen verdwijnt die ruis, en dat maakt PRIMA volgens SRON duizend tot honderdduizend keer gevoeliger dan zijn voorgangers.

Praktisch betekent dat twee dingen: waarnemingen die eerder duizenden keren langer duurden zijn nu snel klaar, of PRIMA fotografeert objecten die duizenden keren lichtzwakker zijn — zoals de vroegste sterrenstelsels. Die zijn omgeven door stof waar alleen infraroodlicht doorheen komt, en door de uitdijing van het heelal arriveert dat licht bij ons als ver-infrarood.

Wat Nederland levert

SRON en TU Delft zijn de voornaamste kandidaat voor het binnenste deel van PRIMAger: de detectiesystemen met bijbehorende behuizing en thermische isolatie. Die zijn gebaseerd op Kinetic Inductance Detectors (KIDs), supergeleidende detectoren die volgens SRON gevoelig genoeg zijn om de achtergrondstraling van het heelal te meten.

Daarnaast werken SRON en de RUG aan het kleurenfilter dat van die KID-detectoren een kleurencamera maakt. Deze Linear Variable Filter laat per plek op de detector een andere tint ver-infrarood door en vervangt zo een prisma of tralie — met minder volume en gewicht, wat in een gekoeld instrument dubbel telt. De twee instituten dragen naar eigen zeggen ook bij aan systeemontwerp, integratie en het testen van vluchthardware, voortbouwend op vijftien jaar ervaring uit een eerder missieconcept.

De missie zelf

PRIMA moet in 2033 worden gelanceerd naar Lagrangepunt L2. Volgens Spaceflight Now gaat de missie nu naar fase B, waarin het voorontwerp verder wordt uitgewerkt en NASA technische en budgettaire reviews uitvoert. Pas bij goedkeuring volgt fase C, met een maximale projectkosten van 1,2 miljard dollar, exclusief lancering en overige kosten. Een lanceerpartij wijst NASA later aan.

Aan boord komen een cryogeen gekoelde telescoop met een spiegel van 1,8 meter, de beeldvormende polarimeter PRIMAger en de spectrometer FIRESS met hoge resolutie. De missie wordt ontwikkeld door NASA's Jet Propulsion Laboratory, samen met Goddard en Marshall en met de ruimtevaartorganisaties van Canada, Frankrijk, Duitsland, Japan, Zuid-Korea en het Verenigd Koninkrijk. Caltech's Infrared Processing & Analysis Center wordt het wetenschappelijke centrum waar de ruwe data binnenkomen en gearchiveerd worden.

PRIMA is ook de eerste missie in een nieuwe klasse binnen NASA's Explorers-programma: de Probe Explorers, qua omvang tussen de kleinere Explorer-missies en de grote observatoria in.

Onderzoekers willen met PRIMA onder meer uitzoeken hoe sterrenstelsels en superzware zwarte gaten elkaar beïnvloeden, wat de chemische samenstelling van stof en metalen in ruimtewolken is, en hoe planeten en hun atmosferen ontstaan.